EP0961869A1 - Flanschabdichtung am einströmabschnitt eines turbinengehäuses - Google Patents

Flanschabdichtung am einströmabschnitt eines turbinengehäuses

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EP0961869A1
EP0961869A1 EP98909288A EP98909288A EP0961869A1 EP 0961869 A1 EP0961869 A1 EP 0961869A1 EP 98909288 A EP98909288 A EP 98909288A EP 98909288 A EP98909288 A EP 98909288A EP 0961869 A1 EP0961869 A1 EP 0961869A1
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inflow section
turbine
sealing surface
housing
flow openings
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/243—Flange connections; Bolting arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/141—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path
    • F01D17/145—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of shiftable members or valves obturating part of the flow path by means of valves, e.g. for steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/40—Use of a multiplicity of similar components

Definitions

  • the invention relates to an inflow section of a turbine housing of a steam turbine, in particular an industrial turbine.
  • a steam turbine In a steam turbine, steam serving as the flow medium is expanded to perform condensation until condensation occurs.
  • a steam turbine or flow turbine with a mechanical power of z. B. 5 to 100 MW is usually used as an industrial turbine.
  • an industrial turbine is also provided with an inflow section via which the steam turbine is supplied
  • Live steam flows into the turbine housing.
  • the live steam flow is adjusted by means of a number of control valves, which are arranged as single or group control valves in a valve housing connected to the inflow section of the turbine housing via a flange.
  • a corresponding flange connection with a single flow opening is e.g. known from CH 665 450 A5.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an inflow section of a turbine housing which has a particularly suitable seal to an attached valve housing.
  • sealing surfaces in the inflow section on the one hand and in the control valve housing on the other are combined to form a sealing surface common to all throughflow openings and expediently have a waisted in the area between adjacent throughflow openings
  • the flange connection advantageously has on the one hand an arrangement of screw holes adapted to the outer contour of the sealing surface.
  • a number of screw holes with at least two different diameters are provided for screws corresponding to different dimensions along the outer contour of the sealing surface of each flow opening.
  • a tongue and groove engagement is provided within the flange connection in the area of the sealing surfaces, each of z. B. four flow openings has a shoulder contour for supporting a corresponding collar contour of the valve housing.
  • the advantages achieved by the invention consist in particular in that a particularly reliable seal between the turbine housing and the control valve housing is achieved by designing a sealing surface in such a way that it completely surrounds each flow opening associated with a control valve.
  • a particularly high live steam parameters can be realized in a steam turbine having a corresponding turbine housing.
  • a particularly high surface pressure in the sealing surface area is achieved in that, on the one hand, the outer contour of the sealing surface waits in the area between adjacent flow openings is formed, and that, on the other hand, appropriately differently dimensioned screws are arranged equidistantly along this waisted outer contour.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an inflow section of a turbine housing with a flanged control valve housing
  • FIG. 1 shows the upper region of an inflow section 1 of a turbine housing of a steam turbine, on which a valve housing 2 with four control valves 3 in the exemplary embodiment is placed and screwed to it via a flange connection 4, 5.
  • a number of bolt-shaped screws 6 are provided, which are arranged in the region of a number of through-flow openings 7 corresponding to the number of control valves 3 on the flange periphery. The screws 6 are in threaded engagement with the connecting flange 4 of the inflow section 1.
  • the sealing between the inflow section 1 and the valve housing 2 takes place by surface pressure of two metallic sealing surfaces on one another, which face each other without the interposition of additional sealing material.
  • a circumferential shoulder contour 13 is created in the manner of a tongue and groove connection in the edge region of each throughflow opening 7 of the inflow section 1, into which a corresponding collar contour 14 of the valve housing 2 engages.
  • the inner contour of the sealing surface 15 corresponds to the opening contour of the individual through-flow openings 3 in the exemplary embodiment, so that they are each completely enclosed by the sealing surface 15.
  • the radial web width F of the sealing surface 15 in each flow opening 3 in its outer regions is smaller than the radial web width F '/ 2 in the region between adjacent flow openings 3.
  • the sealing surfaces of the collar contour 14 of the connecting flange 5 of the valve housing 2 are circular, whereby whose web width is slightly smaller than the web width F of the sealing surface 5.
  • the outer contour 16 of the sealing surface 15 is expediently designed to be waisted in the area between the throughflow openings 3 and thereby largely corresponds to the overall contour of the to H o IT- ⁇ L ⁇

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Abstract

Um bei einer Dampfturbine besonders hohe Frischdampfparameter (Frischdampftemperatur, Frischdampfdruck) realisieren zu können, weist der Einströmabschnitt (1) des Turbinengehäuses innerhalb dessen eine eine Anzahl von Durchströmöffnungen (7) aufweisende Flanschverbindung (4, 5) zu einem Ventilgehäuse (2) für Stellventile (3) auf, welche eine jede der Durchströmöffnungen (7) umschliessende Dichtfläche (15) aufweist. Für eine besonders zuverlässige Abdichtung wird eine hohe Flächenpressung im Dichtflächenbereich dadurch erzielt, dass einerseits die Aussenkontur (16) der Dichtfläche (15) im Bereich zwischen benachbarten Durchströmöffnungen (7) tailliert ausgeformt ist, und dass andererseits zweckmässigerweise unterschiedlich dimensionierte Schrauben (6) entlang dieser taillierten Aussenkontur (16) angeordnet sind.

Description

Beschreibung
FLANSCHABDICHTUNG AM EINSTRÖMABSCHNITT EINES TURBINENGEHÄUSES
Die Erfindung bezieht sich auf einen Einströmabschnitt eines Turbinengehäuses einer Dampfturbine, insbesondere einer Industrieturbine .
In einer Dampfturbine wird als Strömungsmedium dienender Dampf bis zur Kondensation arbeitsleistend entspannt. Eine derartige Dampfturbine oder Strömungsturbine mit einer mechanischen Leistung von z. B. 5 bis 100 MW wird üblicherweise als Industrieturbine eingesetzt. Ebenso wie eine Kraftwerksturbine ist auch eine Industrieturbine mit einem Einströmab- schnitt versehen, über den der Dampfturbine zugeführter
Frischdampf in das Turbinengehäuse einströmt. Die Einstellung des FrischdampfStroms erfolgt mittels einer Anzahl von Stell- ventilen, die als Einzel- oder Grupppenstellventile in einem mit dem Einströmabschnitt des Turbinengehäuses über einen Flansch verbundenen Ventilgehäuse angeordnet sind. Eine entsprechende Flanschverbindung mit einer einzelnen Durchströmöffnung ist z.B. aus der CH 665 450 A5 bekannt.
Bei einem Einströmabschnitt mit angeflanschtem Ventilgehäuse werden insbesondere bei hohen Dampfparametern, d.h. bei hohem Frischdampfdruck und bei hoher Frischdampftemperatur, entsprechend hohe Anforderungen an die Abdichtung zwischen dem Einströmabschnitt des Turbinengehäuses und dem Stellventil - gehäuse gestellt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Einströmabschnitt eines Turbinengehäuses anzugeben, der eine besonders geeignete Abdichtung zu einem aufgesetzten Ventilgehäuse aufweist .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Dabei erfolgt die Abdichtung zwischen dem Einströmabschnitt des Turbinengehäuses und dem Stellventilgehäuse innerhalb deren Flanschverbindung dadurch, daß jede einzelne einem Stellventil zugeordnete Durchströmöffnung von einer Dichtfläche umgeben ist.
Die korrespondierenden Dichtflächen im Einströmabschnitt einerseits und im Stellventilgehäuse andererseits sind jeweils zu einer allen Durchströmöffnungen gemeinsamen Dichtfläche zusammengefaßt und weisen dabei zweckmäßigerweise eine im Be- reich zwischen benachbarten Durchströmöffnungen taillierte
Außenkontur auf . Um dabei eine besonders hohe Flächenpressung im Bereich der Dichtflächen zu erzielen, weist vorteilhafterweise einerseits die Flanschverbindung eine an die Außenkontur der Dichtfläche angepaßte Anordnung von Schraubenlöchern auf. Andererseits ist entlang der Außenkontur der Dichtfläche jeder Durchströmöffnung eine Anzahl von Schraubenlöchern mit mindestens zwei voneinander verschiedenen Durchmessern für Schrauben entsprechend unterschiedlicher Dimensionierung vorgesehen.
In zweckmäßiger Ausgestaltung ist innerhalb der Flanschverbindung im Bereich der Dichtflächen ein Nut- und Federeingriff vorgesehen, wobei jede von z. B. vier Durchströmöffnungen eine Schulterkontur zur Auflage einer korrespondierenden Kragenkontur des Ventilgehäuses aufweist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch Ausbildung einer Dichtfläche derart, daß diese jede einem Stellventil zugeordnete Durchströmöff- nung vollständig umschließt eine besonders zuverlässige Abdichtung zwischen dem Turbinengehäuse und dem Stellventilgehäuse erzielt wird. Dadurch können bei einer ein entsprechendes Turbinengehäuse aufweisenden Dampfturbine besonders hohe Frischdampfparameter realisiert werden. Dabei wird eine be- sonders hohe Flächenpressung im Dichtflächenbereich dadurch erzielt, daß einerseits die Außenkontur der Dichtfläche im Bereich zwischen benachbarten Durchströmöffnungen tailliert ausgeformt ist, und daß andererseits zweckmäßigerweise unterschiedlich dimensionierte Schrauben entlang dieser taillierten Außenkontur äquidistant angeordnet sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
FIG 1 einen Längsschnitt durch einen Einströmabschnitt eines Turbinengehäuses mit angeflanschtem Stellventilgehäuse und
FIG 2 im Querschnitt II -II die Flanschverbindung gemäß FIG 1 mit einer Dichtfläche im Bereich von Durchströmöffnungen des Einströmabschnitts.
Einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
FIG 1 zeigt den oberen Bereich eines Einströmabschnitts 1 eines Turbinengehäuses einer Dampfturbine, auf den ein Ventil- gehäuse 2 mit im Ausführungsbeispiel vier Stellventilen 3 aufgesetzt und über eine Flanschverbindung 4, 5 mit diesem verschraubt ist. Zur Verschraubung sind eine Anzahl von bol- zenförmigen Schrauben 6 vorgesehen, die im Bereich einer der Anzahl der Stellventile 3 entsprechenden Anzahl von Durch- Strömöffnungen 7 am Flanschumfang verteilt angeordnet sind. Die Schrauben 6 stehen mit dem Verbindungsflansch 4 des Einströmabschnitts 1 in Gewindeeingriff.
Die dampfseitige Verbindung zwischen jedem Stellventil 3 des Ventilgehäuses 2 und einem im Innern des Einströmabschnitts 1 wärmebeweglich befestigten Düsengehäuse 8 erfolgt über jeweils ein im Ventilgehäuse 2 befestigtes und als Diffusor ausgebildetes Schutzrohr 9. Die dampfseitige Abdichtung zwischen dem oder jedem Schutzrohr 9 und dem Düsengehäuse 8 er- folgt mittels im Düsengehäuse 8 wärmebeweglich angeordneten und in der Art von Kolbenringen ausgebildeten Ringpaketen 10. Das oder jedes Schutzrohr 9 hält einerseits eine hohe Frischdampftemperatur von in Richtung des Pfeils 11 über die Stell - ventile 3 und durch die Durchströmöffnungen 7 in den Einströmabschnitt 1 einströmendem Frischdampf sowie andererseits einen hohen Frischdampfdruck von dessen Gehäuse fern. Dabei stellt sich in einem zwischen jedem Schutzrohr 3 und den Gehäusewänden des Ventilgehäuses 2 und des Einströmabschnitts 1 geschaffenen Ringraum 12 der beim Betrieb der Dampfturbine im Innern des Einströmabschnitts 1 des Turbinengehäuses herr- sehende Kammerdruck ein.
Die Abdichtung zwischen dem Einströmabschnitt 1 und dem Ventilgehäuse 2 erfolgt durch Flächenpressung zweier metallischer Dichtflächen aufeinander, die sich ohne Zwischenlage von zusätzlichem Dichtmaterial gegenüberstehen. Dazu ist in der Art einer Nut- und Feder-Verbindung im Randbereich jeder Durchströmöffnung 7 des Einströmabschnitts 1 eine umlaufende Schulterkontur 13 geschaffen, in die eine korrespondierende Kragenkontur 14 des Ventilgehäuses 2 eingreift.
FIG 2 zeigt die durch die Schulterkontur 13 geschaffene Dichtfläche 15 des Verbindungsflansches 4 des Einstrδmab- schnitts 1. Die Innenkontur der Dichtfläche 15 entspricht der Öffnungskontur der einzelnen im Ausführungsbeispiel kreisför- migen Durchströmöffnungen 3, so daß diese von der Dichtfläche 15 jeweils vollständig umschlossen sind. Dabei ist die radiale Stegbreite F der Dichtfläche 15 bei jeder Durchströmöffnung 3 in deren Außenbereichen kleiner als die radiale Stegbreite F'/2 im Bereich zwischen benachbarten Durchström- Öffnungen 3. Die Dichtflächen der Kragenkontur 14 des Verbindungsflansches 5 des Ventilgehäuses 2 sind kreisförmig ausgebildet, wobei deren Stegbreite geringfügig kleiner ist als die Stegbreite F der Dichtfläche 5.
Zweckmäßigerweise ist die Außenkontur 16 der Dichtfläche 15 im Bereich zwischen den Durchströmöffnungen 3 tailliert ausgestaltet und dabei weitestgehend an die Gesamtkontur der An- to H o IT- σ LΠ

Claims

Patentansprüche
1. Einströmabschnitt eines Turbinengehäuses einer Dampfturbine, mit einer mindestens zwei Durchströmöffnungen (7) aufwei- senden Flanschverbindung (4, 5) zu einem Ventilgehäuse (2) für Stellventile (3), wobei die Flanschverbindung (4, 5) eine jede der Durchströmöffnungen (7) vollständig umschließende Dichtfläche (15) aufweist, und wobei die Flanschverbindung (4, 5) eine an die Außenkontur (16) der Dichtfläche (15) angepaßte Anordnung von Schraubenlöchern (17, 18) zur Aufnahme von Schrauben (6) auf eist.
2. Einströmabschnitt nach Anspruch 1, wobei die Dichtfläche (15) zwischen benachbarten Durchströmöffnungen (7) eine taillierte Außenkontur (16) aufweist.
3. Einströmabschnitt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei entlang der Dichtfläche (15) jeder Durchströmöffnung (7) eine Anzahl von Schraubenlöchern (17, 18) mit mindestens zwei un- terschiedlichen Durchmessern (dx, d2) vorgesehen ist.
4. Einströmabschnitt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei im Randbereich jeder Durchströmöffnung (7) eine Schulterkontur (13) zur Auflage einer korrespondierenden Kragenkon- tur (14) des Ventilgehäuses (2) vorgesehen ist.
5. Turbinengehäuse einer Dampfturbine mit einem Einströmabschnitt nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
6. Dampfturbine, dessen Turbinengehäuse einen Einströmabschnitt nach einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweist.
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