EP1002184B1 - Housing for a fan, pump or compressor - 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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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.
Abstract
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.The invention relates to a component, in particular for a Shaft seal of a fluid machine, from a cast first metallic material. The component is along one Directed shaft axis and has one at least in some areas inner wall formed in the circumferential direction to the shaft axis, an outer wall facing an outer area and one Fluid line from a second metallic material.
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.WO 97/04218 A1 describes a component for an evaporation nozzle a turbomachine, in particular a steam turbine, and for a bearing arranged in the exhaust pipe Flow machine described. The component is cast in one piece and has a nozzle part and / or a bearing part for Inclusion of the bearing and a support arrangement with at least a support arm. The component has a pipeline, which through a nozzle part, a support arm and a bearing part and is cast into the component. The component consists of a cast iron material, preferably one Nodular cast iron. The pipeline is preferably made of steel manufactured. 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. With the design of the component according to WO 97/04218 A1 becomes the target direction pursued to provide a component with the least possible effort, which with regard to the supply of the Storage necessary supply and discharge lines the available space takes advantage of the flow of fluid as much as possible to affect the turbomachine as little as possible. In U.S. Patent 5,392,605 there is a method and a Device for reducing the pressure of a high Pressure of flammable gas. The device has a seal for a shaft, in which Seal provided an annular groove connected to the environment through which the combustible gas can be removed. Still is a space is connected to the seal surrounding the shaft, in the air or an inert gas can be supplied.
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.In DE-OS 18 17 012 a shaft seal arrangement for a machine working with an elastic fluid with a Plurality of gap seals specified. The shaft seal has a supply of sealing steam, which on one in front of the usual throttle and shut-off valves removed for a high pressure steam turbine can be.
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.The object of the invention is to provide a component, in particular for to specify a shaft seal of a turbomachine by which passes fluid from an outer area to an inner wall or vice versa.
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.According to the invention, 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.
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.The fluid flow can be through several openings or in particular a slot connected to the inner wall in particular, it can itself be slit or groove-shaped, for example as an annular chamber. The Fluid guidance is preferably mechanical, for example by milling, turning or eroding and, if necessary by chemical means, for example by etching, in which generated the first material. With at least some areas provided in the circumferential direction fluid guide, which a establishes fluidic connection with the inner wall, part of an annular chamber is formed in a simple manner, the one with the outside area for an inlet or outlet communicated by fluid. The guided in the circumferential direction Fluid guidance preferably forms a half ring, whereby through Assembling two components surrounding a shaft is a complete one ring surrounding the shaft is formed.
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.By mechanical or chemical production of the fluid guide In the first material, the fluid flow becomes fluid directly connected to a cast-in fluid line. The fluid line can therefore be geometrically simple and be made in one piece without welded connections. The danger a possible penetration of casting material when pouring the fluid line in the first metallic material in the fluid line is made using a fluid line, especially a pipe that has no welds, kept low. By using the fluid guide can suitably bent fluid lines, especially pipes, which only serve the inflow and outflow, and without Welds are made, are used. Depending on required flow cross section can be one or two or more fluid lines are used. The fluidic Connection to the fluid lines is made after the casting of the first metallic material immediately by producing the fluid guide.
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.The fluid line preferably protrudes from the outer wall the outside area. By protruding from the outer wall is an easy way to create that Fluid line outside the component to a supply line or Connect drainage system for a fluid. The second For this purpose, the material is preferably easy to weld, in particular a steel so that by welding the fluid line on a drainage or supply system makes a tight connection easy can be produced. The fluid line can be outside the component also a flange or the like for a tight connection exhibit. This results in considerable cost savings, in particular due to the elimination of mechanical processing for pipeline connections, since the cast in Fluid line, e.g. in the form of a tube, directly welded on can be. By pouring the fluid line from the second metallic material in the first metallic Material from essentially a spheroidal cast (also referred to as spheroidal cast iron) is the supply of Fluid from the outside to the inside wall and vice versa easy to manufacture. In particular, this raises the problem of welding pipelines to spheroidal cast iron with Part of insufficient strength avoided. Under spherical casting here understood a cast iron material that is in the solid Condition is characterized by approximately spherical graphite deposits in a metallic matrix. It is different with it from ordinary cast iron, which flake-shaped excretions of graphite. Spherical cast iron stands out among other things by its good castability. Spheroidal cast iron can be machined with little effort, so that Contact surfaces of a component with other components with a specified dimensional accuracy are executable. The second in the material to be cast in is preferred a steel, i.e. an iron material that is opposed to one Cast iron material due to a significantly lower content of Carbon and the associated higher ductility and has a much higher melting point. In general, steel only melts at around 200 ° C higher temperature than a cast iron material. This means, that a steel pipe does not melt when poured into a component will, i.e. into the one intended for casting the component Mold installed and with the liquid cast iron material is cast around. A possibly impaired form stability due to the quite high temperature of the pipe exposed can be countered by the fact that the pipe with sand or another suitable filler, in particular a filler that can be melted later. ever Depending on the application of the component, the Determination of the intended use of the cast iron material and steel Elements are alloyed. Comes as weldable steel for example, a steel known as ST37.
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.The fluid line (the line segment) and / or the fluid guide are / is preferably a tube and more preferred a wall thickness of over 5 mm, in particular between 8 mm and 12 mm. Before pouring the fluid line into the component it ridges or similar ridges on its outer surface which, when in contact with the hot molten Melt or melt cast iron material and thereby a good one Connection and sealing of the fluid line with the cast one ensure the first material. The ribs can, for example have a height of 20 mm.
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. The component is preferably part of a half-shell Turbine housing, in particular an outer housing Steam turbine. After assembling the turbine casing surrounds the component is 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. In the 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.
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.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.
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.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.
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.The slot is preferably made mechanically after casting manufactured, e.g. by turning or circular milling. The Fluid guidance is preferably designed as a tube. she is preferably formed by a material from the first Material is different and depending on the requirement with the second material for the fluid line can match. The fluid guide is preferably in the first material cast.
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.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. Compared to previous practice, one can, in particular Annular chambers, for a shaft sealing system either directly pour into a shaft surrounding the housing or mechanically to process, gives the component with the in the circumferential direction directional fluid guides a constructively clear simplified design. This also applies in comparison to Chambers created by the installation of rings or bushings become. 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.
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.
- FIG. 1
- a longitudinal section through a medium pressure partial steam turbine,
- 2 and 3
- a respective arrangement with two fluid guides and the associated fluid lines in a spatial representation,
- FIG 4
- a longitudinal section through a fluid line,
- FIG 5
- an arrangement with two fluid line systems in spatial representation,
- FIG 6
- 2 shows a section perpendicular to the shaft axis of a steam turbine analogous to FIG. 1,
- 7 and 8
- a section along the shaft axis through the fluid line system of Figure 5.
Die Bezugszeichen besitzen in jeder Figur jeweils die gleiche Bedeutung.The reference numerals have the same in each figure Importance.
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.In Figure 1 is a
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.Furthermore, according to the second embodiment, it has two
Fluid line systems that are axially spaced apart
are each a
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.In Figure 2, the fluid line system consisting of the
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. The
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.In FIG. 4, a section of a
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.When manufacturing
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.After pouring the
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.In Figure 5, the
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.Figure 6 shows a multilayer in the axial direction
Section through the
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.In FIG. 7, a section is made parallel to the
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. Analogously, FIG. 8 shows a section through the fluid line system
for vapor steam with the
Die Fluidführungen 4A, 4B und die Leitungssegmente 5, 6 bestehen
vorzugsweise aus Stahl. Sie werden, wie oben bereits
ausgeführt, eingegossen.The fluid guides 4A, 4B and the
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.The invention is characterized by a fluid line system in a component, especially for a shaft seal, from a circumferentially curved fluid guide to the turbine shaft is provided towards the open. To this fluid flow is a fluid line, preferably directed in the radial direction, provided which protrudes from the component and at least there from a well weldable material, in particular Steel. This is a by welding firm and tight connection with a supply or discharge system reachable. The fluid line is preferred free of weld seams, so that penetration of casting material into the Fluid line is prevented due to welds. Preferably the component is used in a steam turbine for the supply of sealing steam and for the removal of steam. Other fields of application can generally be rotary machines with shaft seals, e.g. Generators and pumps, his.
Claims (16)
- Component (1), in particular for a shaft seal (9) of a turbomachine (11), the said component consisting of a cast first metallic material which is directed along a shaft axis (8) and which has an inner wall (2) shaped, at least in regions, in the circumferential direction relative to the shaft axis (8), an outer wall (3) directed towards an outer region (16), and at least one fluid conduit (5, 6) consisting of a second metallic material, characterized in that there is provided, in the first material, a fluid guide (4A, 4B) which runs in the circumferential direction, at least in regions, and which is opened to the inner wall (2) and is fluidically connected to the fluid conduit (5, 6), and in that the fluid conduit (5, 6) connects the inner wall (2) fluidically to the outer region (16).
- Component (1) according to Claim 1, characterized in that the fluid conduit (5, 6) is cast into the first material.
- Component (1) according to Claim 1 or 2, characterized in that the fluid guide (4A, 4B) consists of a further material, in particular of the second material.
- Component (1) according to Claim 3, wherein the fluid guide (4A, 4B) is cast into the first material.
- Component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid guide (4A, 4B) is of pipe-like design.
- Component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid guide (4A, 4B) opens to the inner wall (2) by means of a slot (7).
- Component (1) according to Claim 1 or 2, characterized in that the fluid guide (4A, 4B) is produced in the first material mechanically and/or chemically.
- Component (1) according to Claim 1, 2 or 7, characterized in that the fluid guide (4) is designed so as to be groove-like, in particular in the form of an annular chamber.
- Component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that two fluid guides (4A,; 4B), which are connected in each case to at least one fluid conduit (5; 6), are provided.
- Component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first material is a spheroidal cast iron essentially containing iron.
- Component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the second material, in particular a steel, is weldable.
- Component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid conduit (5, 6) is a pipe.
- Component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the fluid conduit (5, 6) and/or the fluid guide (4A, 4B) has a wall thickness of more than 5 mm, in particular between 8 mm and 12 mm.
- Component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that it is connected to a semi-monocoque turbine casing (10).
- Component (1) according to one of the preceding claims, for a steam turbine (11), characterized in that a fluid conduit (6) serves for the discharge of vapour and a third fluid conduit (5) serves for the supply of sealing steam.
- Component (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a pipe which has a rib (13) arranged on its outer surface (12) is used [lacuna] producing the said component as a fluid conduit (5, 6) and/or a fluid guide (4A, 4B).
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