EP1002184B1 - Gehäuse für eine strömungsmaschine - Google Patents

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EP1002184B1
EP1002184B1 EP98954169A EP98954169A EP1002184B1 EP 1002184 B1 EP1002184 B1 EP 1002184B1 EP 98954169 A EP98954169 A EP 98954169A EP 98954169 A EP98954169 A EP 98954169A EP 1002184 B1 EP1002184 B1 EP 1002184B1
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EP
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fluid
wall
fluid conduit
fluid guide
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EP98954169A
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Andreas Ulma
Ralf Kuhn
Max Wiesenberger
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Siemens AG
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Priority claimed from DE1998134221 external-priority patent/DE19834221A1/de
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    • F01D9/065—Fluid supply or removal conduits traversing the working fluid flow, e.g. for lubrication-, cooling-, or sealing fluids

Definitions

  • the pipeline described can be a simple pipeline from a single pipe or an insulating one Pipe in a support arm made of an outer tube and laid in the outer tube and insulated against this inner tube consist.
  • An insulating pipeline is used for the supply of a hot fluid to a shaft seal or for discharge of a hot fluid from a shaft seal.
  • Such one hot fluid is e.g. Vapor coming into the camp for sealing purposes is supplied, or vapor, i.e. steam, which leaks out of the bearing, possibly through air and / or oil vapor is contaminated and must be removed.
  • the task for an initially mentioned Component solved in that at least one in the first material fluid guidance extending in regions in the circumferential direction is provided, which is open to the inner wall and is fluidly connected to the fluid line and wherein the fluid line fluidically with the inner wall connects the outside area.
  • the fluid line is preferred poured into the first material.
  • the component is preferably part of a half-shell Turbine housing, in particular an outer housing Steam turbine.
  • a turbine shaft in the area of a shaft seal, preferably comprising a fluid line system the fluid guide and the fluid line of the removal of Vapor vapor and another supply fluid line system of sealing steam.
  • a fluid line system for delivery Barrier steam has a pressure of approximately 1.05 bar (a slight overpressure) and in the fluid line system for suction a small negative pressure of about 1.0 bar set. This is a tightness of the shaft seal as well as the extraction of vapor from the steam.
  • the fluid line is preferably a simple pipeline to transport a fluid.
  • This fluid can have a temperature have, which with the temperature one through the fluid machine flowing fluid roughly matches, so that due to temperature differences of the fluids at best low thermal stresses can be expected.
  • A is preferably for a component mentioned at the beginning Fluid line system with a fluid guide and a fluid line, the latter also referred to as a line segment is that the inner wall fluidically with the Connects outer wall, the fluid guide at least in some areas is directed in the circumferential direction and for production a fluidic connection with the inner wall has at least one opening, in particular a slot.
  • a circumferentially extending fluid guide which a fluidic connection with the inner wall manufactures, forms part of a simple way Annular chamber, which requires no further mechanical processing requirement.
  • the fluid guide guided in the circumferential direction preferably forms a half ring, by joining together two components surrounding a shaft a complete die Wave surrounding ring is formed.
  • the fluid line system consisting of the Fluid guide 4A and the fluid lines 5 for supply or Removal of sealing steam and the fluid line system comprehensively the fluid guide 4B and the fluid line 6 for discharge of steam vapor shown in spatial representation, as in a component 1 of a half of a slit Turbine housing 10 are cast.
  • the fluid lines 5 and 6 are directed radially outwards and protrude from the component 1 so far that a welded connection with a Supply or discharge system, not shown, simple can be produced.
  • the semi-ring-shaped grooves Fluid guides 4A, 4B are slot-shaped to the turbine shaft 15 open.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Bauteil, insbesondere für eine Wellendichtung einer Strömungsmaschine, aus einem gegossenen ersten metallischen Werkstoff. Das Bauteil ist entlang einer Wellenachse gerichtet und weist eine zumindest bereichsweise in Umfangsrichtung zur Wellenachse geformte Innenwandung, eine einem Außenbereich zugewandte Außenwandung sowie eine Fluidleitung aus einem zweiten metallischen Werkstoff auf.
In der WO 97/04218 A1 ist ein Bauteil für einen Abdampfstutzen einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Dampfturbine, und für ein in dem Abdampfstutzen angeordnetes Lager der Strömungsmaschine beschrieben. Das Bauteil ist einstückig gegossen und hat einen Stutzenteil und/oder ein Lagerteil zur Aufnahme des Lagers sowie eine Traganordnung mit zumindest einem Tragarm. Das Bauteil weist eine Rohrleitung auf, welche durch ein Stutzenteil, einen Tragarm und ein Lagerteil hindurchführt und in das Bauteil eingegossen ist. Das Bauteil besteht aus einem Gußeisenwerkstoff, vorzugsweise einem Sphäroguß. Die Rohrleitung ist vorzugsweise aus einem Stahl gefertigt. Die beschriebene Rohrleitung kann hierbei eine einfache Rohrleitung aus einem einzelnen Rohr oder eine isolierende Rohrleitung in einem Tragarm aus einem Außenrohr und in dem Außenrohr verlegten und gegen dieses isolierten Innenrohr bestehen. Eine isolierende Rohrleitung dient der Zufuhr eines heißen Fluides zu einer Wellendichtung oder zur Abfuhr eines heißen Fluides von einer Wellendichtung. Ein solches heißes Fluid ist z.B. Dampf, der dem Lager zu Abdichtungszwecken zugeführt wird, oder Wrasendampf, also Dampf, welcher aus dem Lager herausleckt, ggf. durch Luft und/oder Öldunst verunreinigt ist und abgeführt werden muß. Mit der Ausgestaltung des Bauteils gemäß der WO 97/04218 A1 wird die Zielrichtung verfolgt, mit möglichst geringem Aufwand ein Bauteil bereitzustellen, welches hinsichtlich der zur Versorgung des Lagers notwendigen Zu- und Ableitungen den verfügbaren Raum so gut wie möglich ausnutzt, um die Strömung des Strömungsmittels der Strömungsmaschine so wenig wie möglich zu beeinträchtigen. In der US-PS 5,392,605 sind eine Methode und ein Vorrichtung zur Reduzierung des Druckes eines unter hohem Druck stehenden brennbaren Gases beschrieben. Die Vorrichtung weist hierbei eine Dichtung für eine Welle auf, wobei in der Dichtung eine mit der Umgebung verbundene Ringnut vorgesehen ist, durch die das brennbare Gas abführbar ist. Weiterhin ist an die Dichtung die Welle umgebend ein Raumbereich angeschlossen, in den Luft oder ein Inertgas zuführbar ist.
In der DE-OS 18 17 012 ist eine Wellendichtungsanordnung für eine mit einem elastischen Fluid arbeitende Maschine mit einer Mehrzahl von Spaltdichtungen angegeben. Die Wellendichtung verfügt hierbei über eine Zuleitung von Sperrdampf, welcher an einer vor den üblichen Drossel- und Absperrventilen für eine Hochdruckdampfturbine liegenden Stelle abgenommen werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bauteil, insbesondere für eine Wellendichtung einer Strömungsmaschine, anzugeben, durch welches hindurch Fluid von einem Außenbereich an eine Innenwandung oder umgekehrt gebracht werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe für ein eingangs genanntes Bauteil dadurch gelöst, daß in dem ersten Werkstoff eine zumindest bereichsweise in Umfangsrichtung verlaufende Fluidführung vorgesehen ist, die zur Innenwandung geöffnet und strömungstechnisch mit der Fluidleitung verbunden ist und wobei die Fluidleitung die Innenwandung strömungstechnisch mit dem Außenbereich verbindet. Die Fluidleitung ist vorzugsweise in den ersten Werkstoff eingegossen.
Die Fluidführung kann hierbei über mehrere Öffnungen oder insbesondere einen Schlitz mit der Innenwandung verbunden sein, insbesondere kann sie selbst schlitz- oder nutförmig, beispielsweise als eine Ringkammer, ausgeführt sein. Die Fluidführung ist hierbei vorzugsweise mechanisch, beispielsweise durch Fräsen, Drehen oder Erodieren sowie gegebenenfalls auf chemischem Wege, beispielsweise durch Ätzen, in dem ersten Werkstoff erzeugt. Mit einer zumindest bereichsweise in Umfangsrichtung vorgesehenen Fluidführung, welche eine strömungstechnische Verbindung mit der Innenwand herstellt, ist auf einfache Art und Weise ein Teil einer Ringkammer gebildet, die mit dem Außenbereich für eine Zu- oder Abführung von Fluid kommuniziert. Die in Umfangsrichtung geführte Fluidführung bildet vorzugsweise einen Halbring, wobei durch Zusammenfügen zweier eine Welle umgebenden Bauteile ein vollständiger die Welle umgebender Ring gebildet wird.
Durch mechanische oder chemische Herstellung der Fluidführung in dem ersten Werkstoff wird die Fluidführung strömungstechnisch unmittelbar mit einer eingegossenen Fluidleitung verbunden. Die Fluidleitung kann mithin geometrisch einfach und einstückig ohne Schweißverbindungen hergestellt sein. Die Gefahr eines möglichen Eindringens von Gußmaterial beim Eingießen der Fluidleitung in den ersten metallischen Werkstoff in die Fluidleitung wird durch Verwendung einer Fluidleitung, insbesondere eines Rohres, die über keine Schweißnähte verfügt, gering gehalten. Durch die Verwendung der Fluidführung können geeignet gebogene Fluidleitungen, insbesondere Rohre, die lediglich der Zu- bzw. Abströmung dienen, und ohne Schweißnähte hergestellt sind, eingesetzt werden. Je nach dem erforderlichen Strömungsquerschnitt können hierbei ein oder zwei oder mehrere Fluidleitungen verwendet werden. Die strömungstechnische Verbindung zu den Fluidleitungen erfolgt nach dem Abgießen des ersten metallischen Werkstoffs unmittelbar durch Herstellung der Fluidführung.
Vorzugsweise ragt die Fluidleitung von der Außenwandung in den Außenbereich hinein. Durch dieses Herausragen aus der Außenwandung ist eine einfache Möglichkeit geschaffen, die Fluidleitung außerhalb des Bauteils an ein Zuleitungs- oder Ableitungssystem für ein Fluid anzuschließen. Der zweite Werkstoff ist hierzu vorzugsweise gut schweißbar, insbesondere ein Stahl, so daß durch Anschweißen der Fluidleitung an ein Ab- oder Zuleitungssystem eine dichte Verbindung einfach herstellbar ist. Die Fluidleitung kann außerhalb des Bauteils auch einen Flansch oder ähnliches für eine dichte Verbindung aufweisen. Hierdurch ergeben sich erhebliche Kosteneinsparungen, insbesondere durch den Wegfall der mechanischen Bearbeitung für Rohrleitungsanschlüsse, da an die eingegossenen Fluidleitung, z.B. in Form eines Rohres, direkt angeschweißt werden kann. Durch das Eingießen der Fluidleitung aus dem zweiten metallischen Werkstoff in den ersten metallischen Werkstoff aus im wesentlichen einem sphäroidischen Guß (auch als Sphäro-Guß bezeichnet) aus Eisen ist die Zuführung von Fluid aus dem Außenbereich zur Innenwandung und umgekehrt einfach herstellbar. Insbesondere wird hierdurch die Problematik des Schweißens von Rohrleitungen an Sphäro-Guß mit zum Teil ungenügender Festigkeit vermieden. Unter Sphäro-Guß wird hierbei ein Gußeisenwerkstoff verstanden, der sich im festen Zustand auszeichnet durch etwa kugelförmige Graphitausscheidungen in einer metallischen Matrix. Er unterscheidet sich damit von gewöhnlichem Gußeisen, welches flockenförmige Ausscheidungen von Graphit aufweist. Sphäro-Guß zeichnet sich unter anderem durch seine gute Gießbarkeit aus. Sphäro-Guß kann mit geringem Aufwand spanend bearbeitet werden, so daß Kontaktflächen eines Bauteils mit anderen Komponenten mit einer vorgegebenen Maßhaltigkeit ausführbar sind. Der zweite in den ersten Werkstoff einzugießende Werkstoff ist vorzugsweise ein Stahl, d.h. ein Eisenwerkstoff, der sich gegenüber einem Gußeisenwerkstoff durch einen deutlich geringeren Gehalt an Kohlenstoff und damit verbunden einer deutlich höheren Duktilität und einem wesentlich höheren Schmelzpunkt auszeichnet. Im allgemeinen schmilzt ein Stahl erst bei einer um 200 °C höheren Temperatur als ein Gußeisenwerkstoff. Dies bedeutet, daß ein Stahlrohr nicht schmilzt, wenn es in ein Bauteil eingegossen wird, d.h. in die zum Gießen des Bauteils vorgesehene Form eingebaut und mit dem flüssigen Gußeisenwerkstoff umgossen wird. Eine eventuell beeinträchtigte Formstabilität aufgrund der immerhin recht hohen Temperatur, der das Rohr ausgesetzt wird, kann dadurch begegnet werden, daß das Rohr mit Sand oder einem anderen geeigneten Füllstoff, insbesondere einem später aufschmelzbaren Füllstoff, gefüllt wird. Je nach Anwendungsfall des Bauteils können in Ansehung der Zweckbestimmung des Gußeisenwerkstoffs und des Stahls bestimmte Elemente zulegiert sein. Als schweißbarer Stahl kommt beispielsweise ein als ST37 bekannter Stahl in Betracht.
Die Fluidleitung (das Leitungssegment) und/oder die Fluidführung sind/ist vorzugsweise ein Rohr und hat weiter bevorzugt eine Wandstärke von über 5 mm, insbesondere zwischen 8 mm und 12 mm. Vor dem Eingießen der Fluidleitung in das Bauteil kann es an seiner Außenoberfläche Rippen oder ähnliche Erhöhungen aufweisen, welche bei Kontakt mit dem heißen geschmolzenen Gußeisenwerkstoff auf- oder anschmelzen und dadurch eine gute Verbindung und Abdichtung der Fluidleitung mit dem gegossenen ersten Werkstoff gewährleisten. Die Rippen können beispielsweise eine Höhe von 20 mm aufweisen.
Das Bauteil ist vorzugsweise Bestandteil eines halbschaligen Turbinengehäuses, insbesondere eines Außengehäuses einer Dampfturbine. Nach einem Zusammenbau des Turbinengehäuses umgibt das Bauteil eine Turbinenwelle im Bereich einer Wellendichtung, wobei vorzugsweise ein Fluidleitungssystem umfassend die Fluidführung und die Fluidleitung der Abfuhr von Wrasendampf und ein weiteres Fluidleitungssystem der Zufuhr von Sperrdampf dient. In dem Fluidleitungssystem zur Zuführung von Sperrdampf wird ein Druck von etwa 1,05 bar (ein leichter Überdruck) und in dem Fluidleitungssystem zur Absaugung von Wrasendampf ein geringer Unterdruck von etwa 1,0 Bar eingestellt. Hierdurch ist eine Dichtigkeit der Wellendichtung sowie eine Absaugung von Wrasendampf gewährleistet.
Die Fluidleitung ist vorzugsweise eine einfache Rohrleitung zum Transport eines Fluides. Dieses Fluid kann eine Temperatur haben, welche mit der Temperatur eines durch die Strömungsmaschine strömenden Fluids ungefähr übereinstimmt, so daß aufgrund von Temperaturunterschieden der Fluide allenfalls mit geringen thermischen Spannungen zu rechnen ist.
Vorzugsweise ist für ein eingangs genanntes Bauteil ein Fluidleitungssystem mit einer Fluidführung und einer Fluidleitung, letztere auch als Leitungssegment bezeichnet, vorgesehen ist, das die Innenwandung strömungstechnisch mit der Außenwandung verbindet, wobei die Fluidführung zumindest bereichsweise in Umfangsrichtung gerichtet ist und zur Herstellung einer strömungstechnischen Verbindung mit der Innenwandung zumindest eine Öffnung, insbesondere einen Schlitz, aufweist.
Der Schlitz wird vorzugsweise nach dem Abgießen mechanisch hergestellt, z.B. durch Drehen oder Zirkular-Fräsen. Die Fluidführung ist vorzugsweise als Rohr ausgebildet. Sie ist bevorzugt durch einen Werkstoff gebildet, der von dem ersten Werkstoff verschieden ist und je nach Anforderung mit dem zweiten Werkstoff für die Fluidleitung übereinstimmen kann. Die Fluidführung ist vorzugsweise in dem ersten Werkstoff eingegossen.
Eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Fluidführung, welche eine strömungstechnische Verbindung mit der Innenwand herstellt, bildet auf einfache Art und Weise einen Teil einer Ringkammer, welche keiner weiteren mechanischen Bearbeitung bedarf. Gegenüber der bisherigen Praxis kann man, insbesondere Ringkammern, für ein Wellendichtungssystem entweder direkt in eine Welle umgebendes Gehäuse einzugießen oder mechanisch zu bearbeiten, gibt das Bauteil mit den in Umfangsrichtung gerichteten Fluidführungen eine konstruktiv deutlich vereinfachte Ausgestaltung an. Dies gilt auch im Vergleich zu Kammern, welche durch den Einbau von Ringen oder Buchsen erzeugt werden. Die in Umfangsrichtung geführte Fluidführung bildet vorzugsweise einen Halbring, wobei durch Zusammenfügen zweier eine Welle umgebenden Bauteile ein vollständiger die Welle umgebender Ring gebildet wird.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird das Bauteil näher erläutert. Es zeigen teilweise schematisiert und nicht maßstäblich:
FIG 1
einen Längsschnitt durch eine Mitteldruck-Teildampfturbine,
FIG 2 und 3
eine jeweilige Anordnung mit zwei Fluidführungen und den zugeordneten Fluidleitungen in räumlicher Darstellung,
FIG 4
einen Längsschnitt durch eine Fluidleitung,
FIG 5
eine Anordnung mit zwei Fluidleitungssystemen in räumlicher Darstellung,
FIG 6
einen Schnitt senkrecht zur Wellenachse einer Dampfturbine analog Figur 1,
FIG 7 und 8
einen Schnitt entlang der Wellenachse durch das Fluidleitungssystem nach Figur 5.
Die Bezugszeichen besitzen in jeder Figur jeweils die gleiche Bedeutung.
In Figur 1 ist eine Strömungsmaschine 11, insbesondere eine Mitteldruck-Teildampfturbine, dargestellt. Diese weist eine entlang einer Wellenachse 8 gerichtete Turbinenwelle 15, ein die Turbinenwelle 15 umgebendes Innengehäuse 14 und ein das Innengehäuse 14 umgebendes Turbinengehäuse 10 (Außengehäuse) auf. Die Dampfturbine 11 ist zweiflutig ausgeführt und weist entsprechende fachbekannte Ausführungen bezüglich Dampfeinlaß, Dampfauslaß, Turbinenleitschaufeln und Turbinenlaufschaufeln auf, auf die hier nicht näher eingegangen wird. An zwei sich entlang der Wellenachse 8 entgegenliegenden Enden weist das Turbinengehäuse 10, welches aus zwei Hälften zusammengesetzt ist, eine Wellendichtung 9 sowie ein Bauteil 1 zur Zuführung von Sperrdampf und zur Abführung von Wrasendampf auf. Das Bauteil 1, welches ein integraler Bestandteil des gegossenen Turbinengehäuses 10 ist, weist eine an der Turbinenwelle 15 anliegende Innenwandung 2 sowie eine an einen das Außengehäuse 10 umgebenden Außenbereich 16 angrenzende Außenwandung 3 auf. Weiterhin weist es zwei als Halbringkammern ausgebildete Fluidführungen 4A, 4b auf, die axial voneinander beabstandet sind, und jeweils als eine halbkreisringförmige Nut ausgeführt sind (siehe Figur 2 und 3 gemäß einer ersten Ausführungsform und Figuren 5 bis 8 gemäß einer zweiten Ausführungsform). Gemäß der ersten Ausführungsform ist jede Fluidführung 4A, 4b zur Innenwandung 2 schlitzförmig zur Turbinenwelle 15 hin geöffnet. Jede Fluidführung 4A, 4B ist vorzugsweise nach dem Gießen des Bauteils 1 nachträglich mechanisch z.B. durch Drehen oder Zirkularfräsen, hergestellt. Durch die Fluidführung 4A ist Sperrdampf zwischen das Turbinengehäuse 10 und die Turbinenwelle 15 im Bereich der Wellendichtung 9 zuführbar. Die Fluidführung 4A ist hierzu strömungstechnisch mit zwei Fluidleitungen 5, die in den Außenbereich 16 hineinragen, verbunden (siehe Figur 2 und 3). Durch die Fluidführung 4B ist Wrasendampf absaugbar. Die Fluidführung 4B ist hierbei über eine Fluidleitung 6 mit dem Außenbereich 16 strömungstechnisch verbunden (siehe Figuren 2 und 3). Jede Fluidführung 4A, 4B bildet mit der strömungstechnisch verbundenen Fluidleitung 5, 6 ein Fluidleitungssystem zum Abführen bzw. Zuführen von Fluid von dem Außenbereich 16 zur Turbinenwelle 15 hin.
Weiterhin weist es gemäß der zweiten Ausführungsform zwei Fluidleitungssysteme auf, die axial voneinander beabstandet sind und jeweils eine halbkreisringförmige Fluidführung 4A, 4B (siehe Figur 5) besitzen. Die kreisringförmig ausgebildete Fluidführung 4A, 4B weist einen der Turbinenwelle 15 zugewandten, in Umfangsrichtung verlaufenden Schlitz 7 auf. Der Schlitz 7 wird vorzugsweise nach dem Abgießen mechanisch hergestellt. Durch den Schlitz 7 des einen Fluidleitungssystems 4A, 5 ist Sperrdampf zwischen das Turbinengehäuse 10 und die Turbinenwelle 15 im Bereich der Wellendichtung 9 zuführbar. Durch den Schlitz 7 des anderen Fluidleitungssystems 4B, 6 ist Wrasendampf absaugbar.
In Figur 2 sind das Fluidleitungssystem bestehend aus der Fluidführung 4A und den Fluidleitungen 5 zur Zuführung bzw. Abführung von Sperrdampf sowie das Fluidleitungssystem umfassend die Fluidführung 4B und die Fluidleitung 6 zur Abführung von Wrasendampf jeweils in räumlicher Darstellung gezeigt, wie sie in ein Bauteil 1 einer Hälfte eines längsgeteilten Turbinengehäuses 10 eingegossen sind. Die Fluidleitungen 5 und 6 sind radial nach außen gerichtet und ragen aus dem Bauteil 1 so weit hinaus, daß eine Schweißverbindung mit einem nicht dargestellten Zuleitungs- oder Ableitungssystem einfach herstellbar ist. Die halbringförmigen als Nuten ausgebildeten Fluidführungen 4A, 4B sind schlitzförmig zur Turbinenwelle 15 geöffnet.
Die Fluidleitung 6 ist zwischen den Fluidleitungen 5 angeordnet. Die Fluidleitungen 5 sind im Bereich der nicht näher dargestellten Teilungsfuge der beiden Hälften des Turbinengehäuses 10 strömungstechnisch mit der Fluidführung 4A verbunden. Die Fluidleitung 6 ist im geodätisch tiefstliegendsten Bereich der Fluidführung 4B mit dieser strömungstechnisch verbunden; hierdurch ist die Abführung von Wrasendampf erleichtert. Die Fluidleitungen 5 sind jeweils als schweißnahtfreie Rohre ausgeführt. Gleiches gilt für die Fluidleitung 6, welche gemäß Figur 2 als gerades Rohr und gemäß Figur 3 als U-förmiges Rohr ausgebildet ist, wobei die strömungstechnische Verbindung mit der Fluidführung 4b im Scheitelbereich des U-förmigen Rohrs durch Schlitzen hergestellt ist.
In Figur 4 ist eine Fluidleitung 5 ausschnittsweise in einem Längsschnitt dargestellt. Die Fluidleitung 5 ist als einfaches Rohrleitungsstück ausgeführt, welches an seiner Außenoberfläche 12 in Umfangsrichtung einen angeschweißten Ring 13 (Rippe 13) aufweist. Der Ring 13 weist eine umlaufende Spitze auf, die mit dem zu gießenden ersten metallischen Werkstoff des Bauteils 1 verschmilzt. Die Fluidleitung 6 kann analog ausgeführt sein.
Bei der Herstellung des Bauteils 1 werden die Fluidleitungen 5, 6, welche vorzugsweise aus einem Stahl bestehen, eingegossen, indem sie vor dem Guß des Bauteils 1 in die zugehörige Gußform eingebaut und mit dem Guß von dem Gußeisenwerkstoff eingehüllt werden. Da der Schmelzpunkt eines Stahls üblicherweise deutlich über dem Schmelzpunkt eines Gußeisenwerkstoffs liegt, schmelzen die Fluidleitungen 5, 6 bei dieser Prozedur nicht. Um zu verhindern, daß sie sich verbiegen oder anderweitig verformen, werden sie vor dem Guß mit einem geeigneten Füllstoff, insbesondere Sand, gefüllt und in einem Kernkasten fixiert. Zum Gießen des Bauteils 1, welches ein integraler Bestandteil des Turbinengehäuses 10 ist, stehen alle bekannten Form- und Gießverfahren zur Verfügung. Am kostengünstigsten und daher vorzugsweise, wird im Sandgußverfahren gegossen, d.h. die Gußform wird mit Sand gefüllt und der Gußeisenwerkstoff in die so gebildete Gußform abgegossen.
Nach Eingießen der Fluidleitungen 5, 6 werden auf mechanische oder chemische Art und Weise in das Bauteil 1 halbkreisförmige Nuten (Fluidführungen 4A, 4B) eingebracht, die jeweils mit zumindest einer Fluidleitung 5 bzw. einer Fluidleitung 6 verbunden sind.
In Figur 5 sind das Fluidleitungssystem 4A, 5 zur Zuführung bzw. Abführung von Sperrdampf und das Fluidleitungssystem 4B, 6 zur Abführung von Wrasendampf in räumlicher Darstellung gezeigt, wie sie in ein Bauteil 1 einer Hälfte eines längsgeteilten Turbinengehäuses 10 eingegossen werden. Jedes der Fluidleitungssysteme besteht aus einer halbringförmigen Fluidführung 4A, 4B, an das ein Leitungssegment 5 (Fluidleitungssystem für Wrasendampf) bzw. zwei Leitungssegmente 6 (Fluidleitungssystem für Sperrdampf) angeschlossen ist bzw. sind. Die Leitungssegmente 5 und 6 sind jeweils radial nach außen gerichtet und ragen aus dem Bauteil 1 so weit hinaus, daß eine Schweißverbindung mit einem nicht dargestellten Zuleitungs- oder Ableitungssystem einfach herstellbar ist. Die halbringförmigen Fluidführungen 4A, 4B weisen jeweils einen Schlitz 7 in Umfangsrichtung auf, welcher einer Turbinenwelle 15 (siehe Figur 1) zugeordnet ist.
Figur 6 zeigt in axialer Richtung einen mehrschichtigen Schnitt durch die Fluidleitungssysteme 4A, 5; 4B, 6 gemäß Figur 5, und zwar für eine untere Hälfte des Turbinengehäuses 10. Die Leitungssegmente 5, 6 sind gegenüber einer Vertikalen um einen jeweiligen spitzen Winkel geneigt.
In Figur 7 ist ein Schnitt parallel zur Wellenachse 8 durch das Bauteil 1 durch das Fluidleitungssystem 4A, 5 zur Zuleitung von Sperrdampf dargestellt. Das aus dem Bauteil 1 herausragende Leitungssegment 5 ist leicht gekrümmt geführt, so daß es in der selben, zur Wellenachse 8 senkrechten Ebene aus dem Bauteil 1 austritt, wie das Leitungssegment 6 des Fluidleitungssystems für Wrasendampf. Deutlich zu erkennen ist auch, daß die Fluidführung 4A des Fluidleitungssystems für Wrasendampf eine ringförmige Kammer mit einem Kreisquerschnitt bildet, welche über eine Öffnung 7, den Schlitz, mit der Innenwandung 2 verbunden ist.
Analog zeigt Figur 8 einen Schnitt durch das Fluidleitungssystem für Wrasendampf mit dem Leitungssegment 6. Auch hier ist erkennbar, daß das Fluidleitungssystem durch die Fluidführung 4A eine Kammer mit kreisförmigem Querschnitt bildet. Die Leitungssegmente 5 und 6 sowie die Fluidführungen 4A, 4B können einen Durchmesser von über 10 cm aufweisen.
Die Fluidführungen 4A, 4B und die Leitungssegmente 5, 6 bestehen vorzugsweise aus Stahl. Sie werden, wie oben bereits ausgeführt, eingegossen.
Die Erfindung zeichnet sich durch ein Fluidleitungssystem in einem Bauteil, insbesondere für eine Wellendichtung, aus, bei dem eine in Umfangsrichtung gebogene Fluidführung zur Turbinenwelle hin geöffnet vorgesehen ist. An diese Fluidführung ist eine Fluidleitung, vorzugsweise in radialer Richtung gerichtet, vorgesehen, welche aus dem Bauteil herausragt und zumindest dort aus einem gut schweißbaren Werkstoff, insbesondere Stahl, besteht. Hierdurch ist durch Schweißen eine feste und dichte Verbindung mit einem Zuleitungs- oder Ableitungssystem erreichbar. Die Fluidleitung ist vorzugsweise schweißnahtfrei, so daß ein Eindringen von Gußmaterial in die Fluidleitung infolge von Schweißnähten verhindert ist. Vorzugsweise findet das Bauteil Anwendung bei einer Dampfturbine zur Zuführung von Sperrdampf und zur Abführung von Wrasendampf. Andere Einsatzgebiete können allgemein Rotationsmaschinen mit Wellendichtungen, wie z.B. Generatoren und Pumpen, sein.

Claims (16)

  1. Bauteil (1), insbesondere für eine Wellendichtung (9) einer Strömungsmaschine (11), aus einem gegossenen ersten metallischen Werkstoff, welches entlang einer Wellenachse (8) gerichtet ist und eine zumindest bereichsweise in Umfangsrichtung zur Wellenachse (8) geformte Innenwandung (2), eine zu einem Außenbereich (16) gerichtete Außenwandung (3) sowie zumindest eine Fluidleitung (5,6) aus einem zweiten metallischen Werkstoff aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Werkstoff eine zumindest bereichsweise in Umfangsrichtung verlaufende Fluidführung (4A, 4B) vorgesehen ist, die zur Innenwandung (2) geöffnet und strömungstechnisch mit der Fluidleitung (5,6) verbunden ist, und daß die Fiuidleitung (5,6) die Innenwandung (2) strömungstechnisch mit dem Außenbereich (16) verbindet.
  2. Bauteil (1) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidleitung (5,6) in den ersten Werkstoff eingegossen ist.
  3. Bauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidführung (4A,4B) aus einem weiteren Werkstoff, insbesondere aus dem zweiten Werkstoff, besteht.
  4. Bauteil (1) nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidführung (4A,4B) in den ersten Werkstoff eingegossen ist.
  5. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidführung (4A,4B) rohrförmig ausgeführt ist.
  6. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidführung (4A,4B) sich durch einen Schlitz (7) zur Innenwandung (2) öffnet.
  7. Bauteil (1) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidführung (4A, 4B) mechanisch und/oder chemisch in der ersten Werkstoff erzeugt ist.
  8. Bauteil (1) nach Anspruch 1, 2 oder 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidführung (4) nutförmig, insbesondere in Form einer Ringkammer, ausgeführt ist.
  9. Bauteil (1) nach.einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß zwei Fluidführungen (4A; 4B) vorgesehen sind, die jeweils mit zumindest einer Fluidleitung (5; 6) verbunden sind.
  10. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der erste Werkstoff ein sphäroidischer Guß im wesentlichen beinhaltend Eisen ist.
  11. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Werkstoff, insbesondere ein Stahl, schweißbar ist.
  12. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidleitung (5,6) ein Rohr ist.
  13. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidleitung (5,6) und/oder die Fluidführung (4A,4B) eine Wandstärke von über 5 mm, insbesondere zwischen 8 mm und 12 m, aufweist.
  14. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem halbschaligen Turbinengehäuse (10) verbunden ist.
  15. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche für eine Dampfturbine (11),
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Fluidleitung (6) der Abfuhr von Wrasendampf und eine weitere Fluidleitung (5) der Zufuhr von Sperrdampf dient.
  16. Bauteil (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, daß dessen Herstellung als Fluidleitung (5,6) und oder Fluidführung (4A,4B) ein Rohr mit einer an seiner Außenoberfläche (12) angeordneten Rippe (13) verwendet wird.
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