DEA0018646MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 24. August 1953 Bekanntgemacht am 17. November 1955

DEUTSCHES PATENTAMT

PA TENTANMELD UNG

KLASSE 14c GRUPPE 12oi

A 18646Ia/14c

. Felix Bernasconi, Zürich (Schweiz)

ist als Erfinder genannt worden

Aktiengesellschaft Brown, Boveri &Cie., Baden (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt, München 23

Anordnung der Düsenkästen einer Höchsttemperatur-Dampf- oder Gasturbine

Die Priorität der Anmeldung in der Schweiz vom 14. August 1953 ist in Anspruch genommen

Bei Dampf- und Gasturbinen mit me'hreren Düsengruppeni-Regel'ventilen sind die Düsenkästen üblicherweise in das Hochdruckgehäuse der Turbine eingesetzt und entweder an dieses angeschraubt oder neuerdings auch mit diesem verschweißt. Diese Düsenkasten werden also z. B. mittels Schrauben im wesentlichen am Dampf- oder Gasemtrittsnansch starr befestigt, während ihr übriger Teil, inisbesondere die Düsenseite, im Innenraum des Turbinemgehäuses frei hängt. Die Befestigung muß so sein, daß trotz der hohen Dampf- oder Gastemperaturen und Temperaturunterschiede die Düsenkasten keinen unzulässigen Wärmespannungen unterworfen werden und: daß überdies die Düsen stets sowohl radial als¹ auch axial· in einer ganz bestimmten Lage zum Turbinenrad stehen.

Die Erfindung will die Befestigung der Düsenkästen im Turbinengehäuse vereinfachen und verbilligen und gleichzeitig die Düsenventile für Be- 20,

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trieb bei sfli i" hohen Trcibmittcltemperaturen zweckmäßig ausgestalten. Die Erfindung setzt voraus, daß die Du sen von ti le als Einsitz-Ventile ausgebildet sind, deren \entilsitz mit einem Diffusor versehen ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Dillusorkör|>er des Ventilsitzes und der Zu-Ilußstutzen des Düseiikastens so miteinander verscliraiibl sind, daß sie zwischeneinander einen Hund des Turbinengehäuses einklemmen. Sie

i« macht dabei Gebrauch von einem an sich bekannten konstruktiven Hilfsmittel, das lieispielsweise angewendet wird, wenn durch eine Behälterwand hindurch ein außenlicgciides Rohr mit einem innenliegenden Kohl' so verbunden werden soll, daß der Bchältcriimeiiiatini sowohl gegen das Innere des Rohres als auch gegen außen dicht ist, und das darin besteht, daß die beiden Rohrenden mit je einem Hund und mit (iewinde versehen und so miteinander verschraubt werden, daß zwischen ihren

ao I !linden die Behälterwand dicht eingeklemmt ist.

Die Zeichnung zeigt ein Allsführungsbeispiel des E rlu κ! u ngsgegcn Standes.

ICs ist ι die Wandung des Hochdruckgehäuses der Turbine, des sogenannten Radkastens, in

as welchem das Aktionsrad 2 mit dem darauf befestigten Schaiifelkranz3 umläuft. Aus dem Düsenkasten .| stW)IiIl das Betriebsmittel, Dampf oder (ias, durch die Düsen 5 zu. den Schaufeln des Aktioiisrades. Am Düsenkasten 4 ist ein Betricbsmitlel-Zuilußstiitzen f> angeordnet, in den bei 7 ein Schraubengewinde eingeschnitten ist. Ein ihm entsprechendes Schraubengewinde befindet sich bei 7 an einem I )iffusorkörper S mit Diffusor 9, dessen ('»ffiiung im Sinne des Bctriebsmittelflusses dem Ventilsitz 10 eines als Einsitz-Ventil ausgebildeten Regelventils nachgeordnet ist. 11 ist der Ventilteller dieses Ventils und 12 dessen Spindel, die je nach der Leistung der Turbine in bekannter Weise von einem unter dem Einfluß ihres Dreh zähl regle rs durch einen (nicht gezeichneten) Servomotor oder ein Regelgetriebe l>etätigt wird. Das Betriebsmittel wird dem Ventilraum 13 von außen durch eine (ebenfalls nicht gezeichnete) Leitung zugeführt. Die Schraubengewinde 7 am Diffusorkörper 8 und am Zulhi'ßstutzeu 6 des Düsenkastens 4 dienen zur Befestigung des Düsenkastens im Turbinengehäuse 1 bzw. in einem an diesem angeordneten Stutzen 14; der Diffusorkörper 8 und der Zuflußstutzen C) werden, wenn diese beiden Teile miteinander verschraubt werden, gegen Auflagesitze 15 an einem Bund des Stutzens 14 des Turbinengehäuses gep refit.

Der am Düsenkasten 4 angebaute und mit dem Diffusorkörper N verschraubte Zuflußstutzen 6 wird mit Vorteil von einem Kühlmittel-Durchfltißraum 16 Hingeben, welcher mit dem Innenraum des Turbineiiradkasteiis in Verbindung stellt, derart, daß dem Radkasten entspanntes Betriebsmittel als Kühlmittel entnommen werden kann. Es ist ferner zweckmäßig, um den Zuflußstutzen des Düsenkasten« herum eine als Spirale. 17 ausgebildete Leitvorrichtung für das Kühlmittel anzuordnen. Das dem Radkasten als Kühlmittel entnommene Betriebsmittel tritt im Sinne der Pfeile rS in den Durchflußraum 16 ein, durchfließt die Windungen der Leitvorrichtung 17 und wird bei 19 abgesaugt, zu welchem Zweck diese Absaugcleituiig beispielsweise etwa nach der zweiten Reaklionsstufc an das Turbinengehäuse angeschlossen sein kann. Zusätzlich wird der Zuflußstutzen des Düscn'kasteiis vorteilhafterweise auch noch mit einem Strahlungsschutz 17" umgeben.

Es ist weiterhin von Vorteil, zwischen dem Schraubengewinde 7 des Zuflußstutzens des Düsqnkastens und dessen Auf lagesitz 15 im Turbinengehäuse einen Dchnungs'lials 20 anzuordnen· und zwischen diesem und dem Diffusorkörper 8 einen Heizmittel-Durchflußrauni 21 vorzusehen sowie den Diffusorkörper mit Zu- und Abflußöffnungen 22 zu versehen, die so angeordnet sind, daß ein Teil des den Diffusor durchfließenden Betriebsmittcls unter Ausnutzung des Druckunterschicdcs längs des Diffusors den Heizmittel-Durchflußrauni 21 durchfließt und den Dehnungshals 20 des Zuflußstutzens 6 des Düsenkastens 4 heizt.

Die beschriebene Verschraubung des Düsciikastens mit dem Diffusorkörper zum Zwecke der Befestigung des Düseiikastens im Turbinengehäuse bringt insbesondere bei Turbinen, die mit sehr heißem Betriebsmittel betrieben werden, mannigfache A^ortcile mit sic'h. Sclrweißung am Turbinengehäuse wird vermieden. Das Verschraulx;n von Düsenkasten und Diffusor ist eine einfache, raumsparende Lösung der sich beim Einbau der Düsenkasten in den Turbincnradkasteii stellenden Aufgaben. Das Gewinde kann weit vom Auflagesitz des Düsenkasten-Zuflußstutzens entfernt sein, was eine große Dehn länge (Diffusorläiige und Dc'hnungshals) und infolgedessen wesentliche Unempfindlichkeit der Verschraubung gegen Temperaturunterschiede ermöglicht. Die Heizung des Dehnungshalses des Düscnkastcn-Zuflußstutzen läßt Temperaturunterschiede zwischen diesem und dem Diffusorkörper vermeiden; sie wird auf einfache Weise bewirkt unter Ausnutzung des Druckunterschiedes längs des Diffusors. Die Absaugung von Betriebsmittel aus dem Radkasten durch einen den Düsenkasten-Zuflußstutzen umgebenden Durchflußraum läßt die Wärmezufuhr von einem Ventilgehäuse zur Radkasteinvandung und damit auch unnötig hohe Temperaturen an hoch beanspruchten Gchäuscteilen vermeiden; dadurch werden auch unerwünschte Verformungen des Radkastens infolge ungleichmäßiger Aufheizung desselben verhindert. Die Wärmeabgalx; des Düsen'kastcn-Zuflußstutzcns an das Turbinengehäuse durch Strahlung wird elxMifalls vermieden. Durch die Absaugung von Betriebsmittel aus dem Radkasten längs einer als Spirale ausgebildeten Leitvorrichtung kann· die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels und damit auch der Wärmeübergang erhöht werden, ohne daß unnötig große Kühlmittelmengcn verwendet werden müßten. Außerdem kann die Ableitung des Kühlmittels an einem beliebigen, Punkt des Ümfanges des Stutzens, in welchem das

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Ventil eingesetzt ist, erfolgen, ohne daß dadurch eine Unsymmetrie in der Temperaturverteilung entsteht.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung der Düsenkästen einer Höchsttemperatur-Dampf- oder -Gasturbine, deren Düsenventile als Einsitz-Ventile ausgebildet sind, deren Ventilsitz mit einem Diffusor versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusorkörper (8) des Ventilsitzes und der Zuflußstutzen (6) des Düsenkastens (4) so miteinander verschraubt sind, daß sie zwischeneinander einen Bund des Turbinengehäuses einklemmen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kühlmittel-Durchflußraum (16), der zwischen dem Zuflußsitutzen (6) des Düsenkastens (4) und dem Zuflußstutzen (14) des Turbinengehäuses (1) gebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittel-DurchflUißraum (16) mit dem Innenraum des Turbinenradkastens in Verbindung steht und an eine Abströmleitung (19) angeschlossen ist, durch die aus dem Radkasten entspanntes Betriebsmittel als Kühlmittel abströmen kann.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine um den Zuflußstutzen (6) des Düsenkastens (4) herum angeordnete, als Spirale ausgebildete Leitvorrichtung (17) für das Kühlmittel.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen zwischen dem Schraubengewinde (7) des Zuflußstutzens (6) des Düsenkastens (4) und dessen Auflagesitz (15) im Turbinengehäuse angeordneten Dehnungshals (20) des Zuflußstutzenis.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, gekennizeichnet durch einen zwischen dem Dehnungshals (20) des Zufluißstutzens (6) und¹ dem Diffusorkörper (8) angeordneten Heizmittel-Durchflußraum (21) und durch Zu- und Abflußöffnungen (22) im Diffusorkörper, die so angeordnet sind, daß ein Teil des den Diffusor durchfließenden Betriebsmittels unter Ausnutzung des Druckunterschiedes längs des Diffusors den Heizmittel-Durchflußraum durchfließt und den Dehnungshals des Zuflußstutzens des Düsenkastens heizt.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 659 086.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen