EP0965732A1 - Schrumpfring für Turbine mit Anzapfung - Google Patents
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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
- F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
Definitions
- the invention relates to a high-pressure or medium-pressure turbine as a single machine or a combined high-pressure medium-pressure turbine with a lower and upper part existing inner housing and an outer housing, and in particular one Connection of these parts of the inner housing by means of shrink rings and a Tapping to discharge steam from the turbine into a pipeline to one apparatus standing outside the turbine.
- a tap slot is arranged on the outer contour of the blade duct of the turbine, which leads through the inner housing into the space between the inner and outer housing.
- the steam flows from the turbine blade vane through the bleed slot and is collected in a sealed annulus formed over the bleed slot by a molded bleed ring in the form of a tire on the outer surface of the inner casing. This is sealingly attached to the inner housing.
- a pipe socket is arranged on the ring, which leads through the outer housing to the outside and to which a pipe is connected which leads to a feed water preheater, boiler or other heating apparatus.
- the shrink rings and the tapping ring are each fixed to the inner housing by several bolts and screws, so that the rings cannot move with respect to the housing.
- a disadvantage of this prior art is that the tapping and the holding together of the inner housing by means of shrink rings in the area of the tapping and several components and small parts are required, which are manufactured and assembled individually.
- the production of a cast tapping ring requires several manufacturing steps. For the many components and small parts required, there is ultimately a long manufacturing and assembly time and the resulting high costs.
- a steam turbine according to the preamble of claim 1, which has a shrink ring in the region of the tapping, which is arranged above the tapping slot of the turbine and, at the location of the tapping slot, has a semi-open cavity facing the inner housing, the cavity together with the outer surface of the inner housing forms an annular space in which the bleed steam flowing through the bleed slot collects.
- the shrink ring is flat on both sides of the cavity so that its contours match those of the inner housing.
- the shrink ring thus combines the function of both the shrink ring and the tap ring in a single part and is referred to here as a combined shrink ring tap ring.
- the shrink ring has an opening for a removal nozzle, which leads sealingly through the outer housing to a pipeline.
- the advantage of the combined shrink ring according to the invention is that it consists of a single component, which has both functions, that of holding the turbine housing parts together and that of forming a collecting space for bleed steam from the turbine. Instead of several parts as in the prior art described at the outset, only one part has to be manufactured and assembled for these two functions.
- the combined shrink ring tap ring according to the invention is rotated in one operation by means of a forging sleeve. Because only a large part has to be produced instead of several parts, the production time is significantly reduced. In particular, castings that require several costly work steps are no longer necessary. The assembly time is also reduced because only one part has to be assembled instead of several parts. Finally, the number of small parts, such as axial fixings, is considerably reduced, which saves further time during assembly.
- FIG. 1 shows a steam turbine 1 with a tapping ring and shrink ring according to the prior art. It has a shaft 2 and a blade duct 3, with moving blades 4 and guide blades 5.
- the steam turbine 1 is enclosed by an inner casing 6 and an outer casing 7.
- On the outer contour of the blade duct 3, the steam turbine has a tap slot 8 which leads through 360 ° through the inner housing 6 into the space between the inner and outer housing 6, 7.
- the inner housing 6 is held together along the tapping slot 8 by a plurality of ribs 9 distributed around the circumference, one of which is indicated in the figure with a broken line.
- a cast tapping ring 11 in the form of a tire is arranged on the outer surface of the inner housing 6 at the height of the tapping slot 8, a closed, tight annular space 10 being formed above the tapping slot 8 by the tapping ring 11 and the inner housing 6.
- the tapping ring 11 is fixed to the inner housing 6 by retaining rings 12.
- the inner housing 6 is also held together by a plurality of shrink rings 14.
- FIG. 2 shows a steam turbine 1 of a type similar to that described in FIG. 1 but with the combined shrink ring tapping ring according to the invention.
- the combined shrink ring tapping ring 20 consists of a single forged part. On the sides 21, the inside of the shrink ring 20 is flat and adapted to the outer surface of the inner housing 6, so that the ring 20 seals against the inner housing during the shrinking. In the middle, the combined shrink ring tapping ring 20 has a semi-open cavity on the side facing the inner housing 6.
- the ring 20 is pushed over the inner housing 6 of the turbine and arranged in such a way that the cavity comes to lie over the tapping slot 8.
- the cavity with the outer surface of the inner housing 6 forms a free annular space 10 above the tap slot 8.
- the steam flows through the tap slot 8 and collects and distributes in the annular space 10.
- the cavity has a round cross section in the embodiment shown .
- Other cross sections, such as square cross sections, are also conceivable here. However, a round cross-section is more favorable considering the flow through the annulus to the pipeline leading out of the turbine.
- the outer contour has a curvature 23, which forms a type of bridge from one side part 21 of the combined shrink ring to the other side part 21.
- the curved shape makes the shrink ring more flexible, which is advantageous in the case of the thermal expansions of the inner housing 6.
- the straight outer contour of the combined shrink ring tapping ring 20 is also conceivable and would be simpler in terms of production technology.
- the curvature 23 is somewhat more complex to produce in comparison.
- FIG. 3 shows a further view of the combined shrink ring tapping ring 20.
- the bulge 23 the cavity on the inside and the flat parts 21 on the sides of the ring are shown in the middle of the ring 20.
- an opening 22 is arranged in the lower region, which is used to mount a tapping nozzle 24 for guiding the bleed steam through the outer housing.
- the opening 22 is designed such that the removal nozzle 24 can be arranged vertically. A vertical arrangement simplifies installation through the outer housing.
- the opening is preferably located in the lower region of the shrink ring tapping ring 20, so that any condensate can run out. However, an opening in the upper area is also conceivable.
- the extraction nozzle 24 is arranged in Figure 3 slightly offset from the lowest point on the ring.
- the extraction nozzle 24 is expediently designed such that the flow from the annular space 10 into the extraction nozzle 24 is favored as much as possible.
- both the diameter of the extraction nozzle is at least equal to the width of the cavity and the end of the extraction nozzle is adapted to the contours of the annular space so that no edges protrude into the annular space.
- the tapping nozzle is welded to the inner housing in a sealing manner. In an alternative embodiment, this connection is realized by screwing or jamming.
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Abstract
Description
Typischerweise sind mehrere solcher Schrumpfringe in regelmässigen Abständen angeordnet. Die hier beschriebene Erfindung betrifft nun insbesondere die Schrumpfringtechnik im Bereich einer Anzapfung der Turbine.
Zur Unterstützung des Betriebs von Apparaten wie Speisewasservorwärmern oder eines Kessels wird Dampf von der Turbine angezapft und über eine Rohrleitung aus dem Turbinengehäuse und zu den erwähnten Apparaten geleitet. Hierzu ist an der Aussenkontur des Schaufelkanals der Turbine ein Anzapfschlitz angeordnet, der durch das Innengehäuse in den Raum zwischen Innen- und Aussengehäuse führt. Der Dampf strömt vom Schaufelkanal der Turbine durch den Anzapfschlitz und wird in einem abgedichteten Ringraum gesammelt, der über dem Anzapfschlitz durch einen gegossenen Anzapfring in der Form eines Reifens an der Aussenfläche des Innengehäuses gebildet wird. Dieser ist an dem Innengehäuse dichtend befestigt. An dem Ring ist ein Rohrstutzen angeordnet, der durch das Aussengehäuse nach aussen führt und an dem eine Rohrleitung angeschlossen ist, die zu einem Speisewasservorwärmer, Kessel oder sonstigem Wärmeapparat führt.
Die Schrumpfringe und der Anzapfring sind je durch mehrere Bolzen und Schrauben an dem Innengehäuse fixiert, sodass sich die Ringe in Bezug auf das Gehäuse nicht verschieben können.
Nachteilig bei diesem Stand der Technik ist, dass für die Anzapfung und das Zusammenhalten des Innengehäuses mittels Schrumpfringen im Bereich der Anzapfung und mehrere Bauteile und Kleinteile erforderlich sind, welche einzeln gefertigt und montiert werden. Insbesondere erfordert die Herstellung eines gegossenen Anzapfrings mehrere Fertigungsschritte. Für die vielen erforderlichen Bau- und Kleinteile ergibt sich schliesslich eine lange Fabrikations- und Montagezeit und daraus resultierende hohe Kosten.
Der Vorteil des erfindungsgemässen kombinierten Schrumpfrings liegt darin, dass er aus einem einzigen Bauteil besteht, welche beide Funktionen innehat, die des Zusammenhaltens der Turbinengehäuseteile sowie die des Bildens eines Sammelraumes für Anzapfdampf aus der Turbine. Anstelle von mehreren Teilen wie beim eingangs beschriebenen Stand der Technik, ist hier nur ein einziges Teil für diese beiden Funktionen zu fertigen und montieren.
Der erfindungsgemässe kombinierte Schrumpfring-Anzapfring wird in einem Arbeitsgang mittels einer Schmiedebüchse gedreht. Da nur ein Grossteil anstelle von mehreren Teilen hergestellt werden muss, ist die Herstellungszeit bedeutend verkürzt. Insbesondere sind keine Gussteile mehr notwendig, welche mehrere kostenaufwendige Arbeitsschritte erfordern. Die Montagezeit wird ebenfalls reduziert, da nur ein Teil anstelle von mehreren Teilen montiert werden muss. Schliesslich ist auch die Anzahl von Kleinteilen wie Axialfixierungen, erheblich reduziert, was weitere Zeit bei der Montage einspart.
Das Innengehäuse 6 ist ferner durch mehrere Schrumpfringe 14 zusammengehalten. Diese Schrumpfringe 14 sowie der Anzapfring 8 sind je durch Federbolzen 13 mit dem Innengehäuse 6 verbunden, welche verhindern, dass sich die Ringe bezüglich des Gehäuses verdrehen.
Figur 2 zeigt eine Dampfturbine 1 ähnlicher Art wie in Figur 1 beschrieben jedoch mit dem erfindungsgemässen kombinierten Schrumpring-Anzapfring. Der kombinierte Schrumpfring-Anzapfring 20 besteht aus einem einzigen geschmiedeten Teil. An den Seiten 21 ist der Schrumpfring 20 an seiner Innenseite flach ausgebildet und der Aussenfläche des Innengehäuses 6 angepasst, sodass sich der Ring 20 bei der Schrumpfung dichtend an das Innengehäuse fügt. In der Mitte weist der kombinierte Schrumpfring-Anzapfring 20 an der dem Innengehäuse 6 zugewandten Seite einen halboffenen Hohlraum auf Bei der Montage wird der Ring 20 über das Innengehäuse 6 der Turbine geschoben und so angeordnet, dass der Hohlraum über dem Anzapfschlitz 8 zu liegen kommt. Dabei bildet der Hohlraum mit der Aussenfläche des Innengehäuses 6 einen freien Ringraum 10 über dem Anzapfschlitz 8. Bei der Dampfabnahme strömt der Dampf durch den Anzapfschlitz 8 und sammelt und verteilt sich in dem Ringraum 10. Der Hohlraum weist in der gezeigten Ausführung einen runden Querschnitt auf. Andere Querschnitte, wie zum Beispiel eckige Querschnitte, sind hier auch denkbar. Ein runder Querschnitt ist jedoch günstiger in Anbetracht der Strömung durch den Ringraum zur Rohrleitung, die aus der Turbine führt.
In der gezeigten Ausführung weist die Aussenkontur eine Wölbung 23 auf, wodurch sich eine Art Brücke von einem Seitenteil 21 des kombinierten Schrumpfrings zum anderen Seitenteil 21 bildet. Der Schrumpfring wird durch die gewölbte Form flexibler, was bei den thermischen Ausdehnungen des Innengehäuses 6 vorteilhaft ist. Die gerade ausgebildete Aussenkontur des kombinierten Schrumpfring-Anzapfrings 20 ist auch denkbar und wäre fertigungstechnisch einfacher. Die Wölbung 23 ist im Vergleich etwas aufwendiger zu fertigen.
Bei der Aufschrumpfung wird der kombinierte Schrumpfring-Anzapfring 20 durch mehrere Anschläge, wie zum Beispiel Anschlagschrauben 25 oder Stifte, am Innengehäuse 6 fixiert, sodass Verschiebungen in axialer Richtung vermieden werden und der Ringraum seine Position über dem Anzapfschlitz beibehält. Gleichzeitig wird hierdurch eine Verdrehung des Ringes 20 bezüglich dem Innengehäuse 6 verhindert. Diese Fixierungen sind die einzigen Kleinteile, die für diesen kombinierten Ring 20 erforderlich sind. Halteringe und Fixierungen für einzelne Schrumpfringe, wie im Stand der Technik, entfallen.
Figur 3 zeigt eine weitere Ansicht des kombinierten Schrumpfring-Anzapfring 20. Hier sind wiederum in der Mitte des Rings 20 die Wölbung 23, der Hohlraum an seiner Innenseite und die flachen Teile 21 an den Seiten des Rings gezeigt. In der Wölbung 23 ist im unteren Bereich eine Öffnung 22 angeordnet, die der Montage eines Entnahmestutzens 24 zur Leitung des Anzapfdampfes durch das Aussengehäuse dient.
Die Öffnung 22 ist dabei so ausgebildet, dass der Entnahmestutzen 24 vertikal angeordnet werden kann. Eine vertikale Anordnung vereinfacht die Montage durch das Aussengehäuse. Vorzugsweise liegt die Öffnung im unteren Bereich des Schrumpfring-Anzapfrings 20, sodass anfallendes Kondensat gegebenenfalls auslaufen kann. Eine Öffnung im oberen Bereich ist jedoch auch denkbar. Der Entnahmestutzen 24 ist in Figur 3 von der untersten Stelle am Ring leicht versetzt angeordnet. Zweckmässigerweise ist der Entnahmestutzen 24 so ausgebildet, dass die Strömung vom Ringraum 10 in den Entnahmestutzen 24 möglichst begünstigt wird. Hierzu ist sowohl der Durchmesser des Entnahmestutzens mindestens gleich der Breite des Hohlraums als auch das Ende des Entnahmestutzens den Konturen des Ringraums so angepasst, dass keine Ränder in den Ringraum vorstehen. An den Fügestellen zwischen Entnahmestutzen und der Aussenseite des Innengehäuses ist der Entnahmestutzen mit dem Innengehäuse dichtend verschweisst. Diese Verbindung ist in einer alternativen Ausführung durch Verschraubung oder Verklemmung realisiert.
- 1
- Dampfturbine
- 2
- Welle
- 3
- Schaufelkanal
- 4
- Laufschaufel
- 5
- Leitschaufel
- 6
- Innengehäuse
- 7
- Aussengehäuse
- 8
- Anzapfschlitz
- 9
- Rippe
- 10
- Ringraum
- 11
- Gegossener Vollring
- 12
- Halteringe
- 13
- Federbolzen
- 14
- Schrumpfringe
- 20
- kombinierter Schrumpfring-Anzapfring
- 21
- Seite des kombinierten Schrumpfring-Anzapfring
- 22
- Öffnung
- 23
- Wölbung
- 24
- Entnahmestutzen
- 25
- Anschlagschraube
Claims (6)
- Dampfturbine (1), insbesondere Hoch- oder Mitteldruckturbine, mit einem Aussengehäuse (6) und einem entlang einer Trennebene in ein Unter- und Oberteil geteilten Innengehäuse (6), das mittels mehrerer Schrumpfringe zusammengehalten wird, und mit einer Welle (2) und einem Schaufelkanal (3) sowie einem Anzapfschlitz (8), der vom Schaufelkanal (3) durch das Innengehäuse (6) hindurchführt und durch den Anzapfdampf in einen Sammelraum gelangt und von dort durch einen Entnahmestutzen (24) aus der Dampfturbine (1) strömt,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Innengehäuse (6) im Bereich der Anzapfung einen Schrumpfring (20) aufweist, der das Innengehäuse zusammenhält und in der Mitte seiner inneren, dem Innengehäuse (6) zugewandten Seite einen halboffenen Hohlraum aufweist, und der Schrumpfring (20) beidseits des Hohlraums an seiner inneren Seite flach ausgebildet ist und dort den Konturen des Innengehäuses (6) angepasst ist, und der Schrumpfring (20) auf dem Innengehäuse (6) so angeordnet ist, dass der Hohlraum über dem Anzapfschlitz (8) positioniert ist und dort der Schrumpfring (20) zusammen mit der Aussenseite des Innengehäuses (6) einen geschlossenen und dichten Ringraum (10) bildet, und Anzapfdampf, der vom Schaufelkanal (3) durch den Anzapfschlitz (8) strömt, sich in dem Ringraum (10) sammelt und von dort in einen Entnahmestutzen (24) gelangt. - Dampfturbine (1) nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hohlraum in der Mitte des Schrumpfrings (20) in seinem Querschnitt rund oder eckig ausgebildet ist. - Dampfturbine (1) nach Anspruch 1 oder 2
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aussenkontur des Schrumpfrings (20) in der Mitte über dem Hohlraum eine Wölbung (23) aufweist. - Dampfturbine (1) nach Anspruch 3
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schrumpfring (20) vor Verdrehungen und axialen Verschiebungen auf dem Innengehäuse (6) durch eine oder mehrere Anschlagschrauben (25) am Innengehäuse (6) positioniert ist. - Dampfturbine(1) nach Anspruch 4
dadurch gekennzeichnet, dass
der Entnahmestutzen (24) an dem Schrumpfring (20) durch Verschweissung, Verschraubung oder Verklemmung dichtend befestigt ist. - Dampfturbine (1) nach Anspruch 5
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schrumpfring (20) in einem Montagegang auf dem Innengehäuse (6) montiert wird.
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