EP1105623A1 - Turbinengehäuse - Google Patents

Turbinengehäuse

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EP1105623A1
EP1105623A1 EP99952293A EP99952293A EP1105623A1 EP 1105623 A1 EP1105623 A1 EP 1105623A1 EP 99952293 A EP99952293 A EP 99952293A EP 99952293 A EP99952293 A EP 99952293A EP 1105623 A1 EP1105623 A1 EP 1105623A1
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EP
European Patent Office
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housing
turbine
outer housing
turbine housing
flow
Prior art date
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EP99952293A
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EP1105623B1 (de
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Norbert Henkel
Uwe Zander
Edwin Gobrecht
Boris Bangert
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP1105623B1 publication Critical patent/EP1105623B1/de
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    • 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
    • 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
    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12—Cooling
    • 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
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/205—Cooling fluid recirculation, i.e. after cooling one or more components is the cooling fluid recovered and used elsewhere for other purposes
    • 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
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/232—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium

Definitions

  • the invention relates to a turbine housing with an inner housing and with an outer housing surrounding this, forming an intermediate space, in particular for a steam turbine.
  • the turbine housing e.g. A steam turbine is usually constructed from an inner casing and an outer casing surrounding it to form an intermediate or annular space.
  • the two housing parts each have an upper half and a lower half.
  • temperature differences occur on the housings and between them, which can be more than 50 K between the lower half and the comparatively hot upper half.
  • DE 34 20 389 A1 discloses a steam turbine with an inner casing and with an outer casing surrounding the inner casing, an intermediate space being formed by this double-casing construction.
  • the axial extent of the inner housing is at least partially encased by a casing which is arranged in the intermediate space.
  • the casing is connected on the inflow side to a piston seal and has a plurality of openings distributed over the circumference on the outflow side.
  • the casing ensures that the relatively cold exhaust steam cannot flow around the inner casing.
  • hot steam flows between the casing and the inner housing, which is removed from the piston seal.
  • the invention is based on the object of preventing or at least keeping a curvature of the outer housing, in particular when the turbine is cooling down. Furthermore, a method for avoiding a curvature of the housing when the turbine is switched off is to be specified.
  • the first-mentioned object is achieved according to the invention by a turbine housing with an inner housing and with an outer housing surrounding this, forming an intermediate space, with a forced flow of the medium located within the intermediate space being present.
  • the object directed to a method is achieved according to the invention by a method for avoiding a housing curvature of a turbine housing when the turbine is switched off, with a flow being generated in the space between an outer housing and an inner housing surrounding it in order to equalize the temperature distribution in the turbine housing.
  • a flow of the medium located there for example the air usually located there, is forced within the intermediate space formed between the inner housing and the outer housing.
  • the invention is based on the idea of achieving a more uniform temperature distribution, in particular in the outer housing, by counteracting the free convection flow which occurs in the space between the inner housing and the outer housing.
  • This convection flow (natural convection) leads, on the one hand, to temperature differences between the housing parts, in particular between the two housing halves of the outer housing, and, on the other hand, to the formation of upward-facing convection lugs. These, in turn, bring about a local heat input primarily at the vertical vertex of the space in the upper half of the outer housing.
  • This effect can be counteracted in a suitable manner by actively circulating or swirling the medium within the intermediate space, so that a convection flow no longer builds up.
  • the medium is preferably conducted in a circulating circuit, which is expediently closed via a line system outside the turbine housing.
  • a circulation fan is advantageously provided, the suction side and the pressure side of which are each connected to an opening in the outer housing.
  • the suction-side opening forms an outflow opening for the medium, while the pressure-side opening forms an inflow opening.
  • the inflow opening and outflow opening are each designed as a connection opening such that an inflow line can be connected to the inflow opening and an outflow line can be connected to the outflow opening.
  • one of the openings is provided in the lower half and the other opening in the upper half of the outer housing.
  • the two openings are located, for example, in the second and fourth quadrants and are diametrically opposed to one another. It is also possible that a first opening are arranged in the first quadrant and the second opening in the third quadrant.
  • the inflow opening is preferably provided in the upper half and the outflow opening in the lower half of the outer housing.
  • the outer housing is in two parts, the upper half being formed by an upper part and the lower half being formed by a lower part, the upper part and lower part being connected to one another via a dividing joint.
  • the turbine housing is preferably used as the housing of a steam turbine. Applications of the turbine housing are particularly suitable both for high-pressure steam turbines and for medium-pressure steam turbines.
  • the temperature of the hot steam that drives the turbine is between about 300 ° C and 700 ° C.
  • the material of the housing, in particular the inner housing, is loaded with these high temperatures.
  • the heat stored in the inner casing and in the outer casing must be removed as evenly as possible from the housings after the steam turbine has been switched off, ie after the steam flow in the turbine has been switched off.
  • the specified turbine housing can be used advantageously because of the generally very compact design and the associated high heat flow density through the inner housing and outer housing.
  • a medium-pressure steam turbine In a medium-pressure steam turbine, the relative changes in length that occur over their larger dimensions are particularly critical for a casing warp after the turbine has been switched off. These critical thermal expansions are effectively avoided with the specified turbine housing.
  • low-pressure steam turbines In addition to the applications in high-pressure and medium-pressure steam turbines, there are also possible uses for low-pressure steam turbines.
  • the advantages achieved by the invention are, in particular, that a forced, preferably directed flow of the turbine housing, which is built up in the intermediate space of a turbine housing composed of an inner housing and of an outer housing surrounding the latter, makes it particularly easy to equalize the temperature distribution in the outer housing.
  • the natural convection that usually occurs when the turbine is switched off is reliably prevented and a temperature difference on the one hand between the outer casing and the inner casing and on the other hand between the upper half and the lower half of the outer casing is kept at least so low that a curvature of the casing, a so-called katzbuk- no, is reliably avoided is.
  • the additional equipment required for flow generation can be kept particularly low, especially for active circulation or swirling of the medium located in the space, e.g. Air, only a circulation fan is required. This is advantageously located within a line system that is routed outside the turbine housing.
  • FIG. 1 An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to a drawing.
  • the only figure shows a cross section of a turbine housing made up of an inner housing and an outer housing with means for generating flow in the intermediate space.
  • the figure shows a section of a schematic representation of a turbine housing 1, for example a steam turbine 2, the other components of which, for example the turbine shaft and turbine blades, are not shown for simplification.
  • the turbine housing 1 has an inner housing 3 and an outer housing 4, which surrounds the inner housing, preferably concentrically.
  • the inner housing 3 and the outer housing 4 are spaced apart from one another such that an intermediate space 5 is formed.
  • This space 5 is provided with a gas shaped medium L, eg air, which is capable of convection.
  • the inner housing 3 and the outer housing 4 can each be divided into m a first, upper partial area, the upper half 6, and m a second, lower partial area, the lower halves 7.
  • the inner housing 3 and the outer housing 4 can each be designed in two parts, the upper halves 6 being formed by an upper part 6A and the lower halves 7 by a lower part 7A. Upper part 6A and lower part 7A are then connected to one another via a dividing joint, not shown in the figure, which extends, for example, along the X axis.
  • natural convection QN a free or natural convection current - hereinafter referred to as natural convection QN -
  • QN natural convection current
  • This natural convection QN was guided in particular in the area of the apex of the intermediate space 5 to form a convection vane symbolized by the arrow 8 with a local heat output m the outer casing 4 in the area of the upper half 6 thereof.
  • Such local heat output can lead to undesirable curvature of the housing due to high thermal stress.
  • the outer housing 4 has two preferably diametrically opposite openings 9, 10, which are connected to one another via a circulation blower 12 provided within a line system 11.
  • the first connection or inflow opening 9 is provided in the second quadrant of a (virtual) XY coordinate system crossing on the longitudinal axis 13 of the turbine.
  • the second connection or outflow opening 10 then lies in the fourth quadrant of the XY coordinate system.
  • the outflow opening 10 can also be in the third quadrant.
  • a plurality of openings 9, 10 can also be provided.
  • an inflow opening 9 in the second quadrant and two outflow openings 10 in the first and third quadrants can be provided.
  • a plurality of openings 9, which are inflow openings 9 for the medium L, can also be provided. These are then preferably arranged on the upper half 6 of the outer housing 4.
  • the suction side of the circulating blower 12 is connected via the line system 11 to the connection opening 10 provided in the lower half 7 of the outer housing 4.
  • the pressure side of the circulating blower 12 is then connected via the line system 11 to the connection opening 9 located in the upper half 6 of the outer housing 4.
  • the circulation system for generating the forced flow S through the intermediate space 5 of the turbine housing 1 is preferably put into operation after the turbine 2 has been switched off.
  • the circulation fan 12 When the circulation fan 12 is running, the medium L located in the intermediate space 5 is led out of the intermediate space 5 via the connection opening 10 and returned through the line system 11 and the circulation fan 12 via the connection opening 9 into the intermediate space.
  • a closed circulating circuit 14 thus results via the intermediate space 5 and the line system 11.
  • the formation of free convection or natural convection QN is prevented by the forced flow S of the medium L in the intermediate space 5, so that the temperature difference ⁇ T A G between the upper half 6 and the lower half 7 of the outer housing 4 is largely avoided or at least as low as possible is.
  • the forced flow S primarily brings about an equalization of the temperature distribution in the outer housing 4.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse (1) mit einem Innengehäuse (3) und mit einem dieses unter Bildung eines Zwischenraumes (5) umgebenden Außengehäuse (4). Zur Vermeidung einer Gehäuseverkrümmung ist eine erzwungene Strömung (S) des innerhalb des Zwischenraums (5) befindlichen Mediums (L) vorgesehen. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Vermeidung einer Gehäuseverkrümmung beim Abschalten der Turbine (2).

Description

Beschreibung
Turbinengehäuse
Die Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse mit einem Innengehäuse und mit einem dieses unter Bildung eines Zwischenraums umgebenden Außengehäuse, insbesondere für eine Dampfturbine.
Das Turbinengehäuse z.B. einer Dampfturbine ist üblicherweise aus einem Innengehäuse und einem dieses unter Bildung eines Zwischen- oder Ringraums umgebenden Außengehäuse aufgebaut. Die beiden Gehäuseteile weisen wiederum jeweils eine Oberhälfte und einer Unterhälfte auf. Insbesondere nach dem Abschalten der Turbine treten an den Gehäusen und zwischen die- sen Temperaturdifferenzen auf, die zwischen der Unterhälfte und der vergleichsweise heißen Oberhälfte mehr als 50 K betragen können.
Wird die Turbine abgeschaltet, so kühlt das Außengehäuse schneller aus als das Innengehäuse. Dadurch wird infolge freier oder natürlicher Konvektion (Naturkonvektion) im Zwischenraum zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse eine Auftriebsströmung induziert, die einen Wärmeeintrag in die Oberhälfte des Außengehäuses bewirkt. Dies wiederum kann zu einer Gehäuseverkrümmung insbesondere in der Oberhälfte des Außengehäuses führen mit der Folge, daß dort unerwünschte Spannungen des Gehäusematerials und Spielüberbrückungen entstehen. Eine Verkrümmung auch des Innengehäuses kann zu unerwünschten Anstreifsch den führen, wenn in ungünstigen Fällen Turbinenschaufeln das Gehäuse streifen.
Aus der DE 34 20 389 AI geht eine Dampfturbine mit einem Innengehäuse und mit einem das Innengehäuse umgebenden Außengehäuse hervor, wobei durch diese Doppelmantelgehäusekonstruk- tion ein Zwischenraum gebildet ist. Das Innengehäuse ist in seiner axialen Erstreckung zumindest teilweise von einer Verschalung ummantelt, welche im Zwischenraum angeordnet ist. Die Verschalung ist zuströmseitig mit einer Kolbendichtung verbunden und weist abströmseitig mehrere, über den Umfang verteilte, Öffnungen auf. Im Betrieb der Dampfturbine sorgt die Verschalung dafür, daß der relativ kalte Abdampf das In- nengehäuse nicht umströmen kann. Hierzu strömt zwischen der Verschalung und dem Innengehäuse heißer Dampf hindurch, der aus der Kolbendichtung entnommen wird. Dadurch wird in dem von der Verschalung und dem Innengehäuse gebildeten Raum ein Wärmestaueffekt hervorgerufen, so daß das Innengehäuse gegen zu große Abkühlung durch den kalten Abdampf weitgehend geschützt wird. Dies dient der Vermeidung unterschiedlicher Temperaturbelastungen des Innengehäuses und reduziert somit thermisch induzierte Deformationen desselben, insbesondere beim Anfahren und beim Lastwechselbetrieb.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verkrümmung des Außengehäuses, insbesondere beim Abkühlen der Turbine, zu verhindern oder zumindest gering zu halten. Desweiteren soll ein Verfahren zur Vermeidung einer Gehäuseverkrümmung beim Abschalten der Turbine angegeben werden.
Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Turbinengehäuse mit einem Innengehäuse und mit einem dieses unter Bildung eines Zwischenraums umgebenden Außenge- häuse, wobei eine erzwungene Strömung des innerhalb des Zwischenraums befindlichen Mediums vorliegt. Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Vermeidung einer Gehäuseverkrümmung eines Turbinengehäuses beim Abschalten der Turbine, wobei im Zwischen- räum zwischen einem Außengehäuse und einem dieses umgebenden Innengehäuse eine Strömung zur Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung im Turbinengehäuse erzeugt wird. Dabei wird innerhalb des zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse gebildeten Zwischenraum eine Strömung des sich dort befinden- den Mediums, z.B. der sich dort üblicherweise befindenden Luft, erzwungen. Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, eine Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung insbesondere im Außengehäuse dadurch zu erreichen, daß der sich im Zwischenraum zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse einstellenden freien Konvektionsströmung entgegengewirkt wird. Diese Konvektionsströmung (Naturkonvektion) führt nämlich einerseits zu Temperaturdifferenzen zwischen den Gehäuseteilen, insbesondere zwischen den beiden Gehäusehälften des Außengehäuses, und andererseits zur Ausbildung von aufwärtsgerichteten Kon- vektionsfahnen. Diese wiederum bewirken einen lokalen Wärmeeintrag vornehmlich im vertikalen Scheitelpunkt des Zwischenraums in die Oberhälfte des Außengehäuses. Diesem Effekt kann in geeigneter Weise durch eine aktive Umwälzung oder Verwir- belung des Mediums innerhalb des Zwischenraums entgegenge- wirkt werden, so daß sich eine Konvektionsströmung nicht mehr aufbaut .
Dazu wird das Medium vorzugsweise in einem Umwälzkreis geführt, der zweckmäßigerweise über ein Leitungssystem außer- halb des Turbinengehäuses geschlossen ist. Zur Erzeugung einer erzwungenen und gerichteten Strömung ist dazu vorteilhafterweise ein Umwälzgebläse vorgesehen, dessen Saugseite und dessen Druckseite jeweils mit einer Öffnung im Außengehäuse verbunden sind. Die saugseitige Öffnung bildet dabei eine Ausströmöffnung für das Medium, während die druckseitige Öffnung eine Einströmöffnung bildet. Einströmöffnung und Ausströmöffnung sind jeweils als Anschlußöffnung so ausgestaltet, daß an die Einströmöffnung eine Einströmleitung und an die Ausströmöffnung eine Ausströmleitung anschließbar sind.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine der Öffnungen in der Unterhälfte und die andere Öffnung in der Oberhälfte des Außengehäuses vorgesehen ist. In einem sich in der zentralen Mittelachse des Turbinengehäuses schneidenden Koordinatensy- stem befinden sich die beiden Öffnungen beispielsweise im zweiten und vierten Quadranten und liegen sich dabei diametral gegenüber. Es ist auch möglich, daß eine erste Öffnung im ersten Quadranten und die zweite Öffnung im dritten Quadranten angeordnet sind. Dabei ist die Einströmöffnung vorzugsweise in der Oberhälfte und die Ausströmöffnung in der Unterhälfte des Außengehäuses vorgesehen. Insgesamt entsteht durch die beiden Anschlußöffnungen am Turbinengehäuse sowie durch eine entsprechende Leitungsführung mit eingesetztem Umwälzgebläse ein nur sehr geringer zusätzlicher apparativer Aufwand. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Außengehäuse zweiteilig, wobei die Oberhälfte durch ein Oberteil und die Unterhälfte durch ein Unterteil gebildet sind, wobei Oberteil und Unterteil über eine Teilungsfuge miteinander verbunden sind.
Vorzugsweise wird das Turbinengehäuse als Gehäuse einer Dampfturbine eingesetzt. Dabei sind Anwendungen des Turbinengehäuses sowohl für Hochdruck-Dampfturbinen als auch für Mitteldruck-Dampfturbinen besonders geeignet. Bei diesen beträgt die Temperatur des heißen Dampfs, der die Turbine antreibt, zwischen etwa 300 °C bis zu 700 °C. Mit diesen hohen Tempera- turen ist das Material der Gehäuse, insbesondere des Innengehäuses, belastet. Die im Innengehäuse und im Außengehäuse gespeicherte Wärme muß nach Abschalten der Dampfturbine, d.h. nach Abstellen der DampfStrömung in der Turbine, möglichst gleichmäßig aus den Gehäusen abgeführt werden. Bei einer Hochdruck-Dampfturbine ist wegen der im allgemeinen sehr kompakten Bauweise und der damit verbundenen hohen Wärmestromdichte durch Innengehäuse und Außengehäuse das angegebene Turbinengehäuse vorteilhaft einsetzbar. In einer Mitteldruck- Dampfturbine sind vor allem die sich über deren größere Ab- messung einstellenden relativen Längenänderungen kritisch für eine Gehauseverkrummung nach dem Abschalten der Turbine. Mit dem angegebenen Turbinengehäuse werden diese kritischen Wärmedehnungen wirkungsvoll vermieden. Neben den Anwendungen bei Hochdruck- und Mitteldruck-Dampfturbinen sind darüber hinaus auch Einsatzmöglichkeiten bei Niederdruck-Dampfturbinen gegeben. Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch eine erzwungene, vorzugsweise gerichtete Strömung des sich im Zwischenraum eines aus einem Innengehäuse und aus einem dieses umgebenden Außengehäuse aufge- bauten Turbinengehäuse in besonders einfacher Weise eine Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung im Außengehäuse einstellt.
Dabei wird die sich üblicherweise beim Abschalten der Turbine einstellende Naturkonvektion zuverlässig verhindert und eine Temperaturdifferenz einerseits zwischen dem Außengehäuse und dem Innengehäuse und andererseits zwischen der Oberhälfte und der Unterhälfte des Außengehäuses zumindest derart gering gehalten, daß eine GehäuseVerkrümmung, ein sogenanntes Katzbuk- kein, sicher vermieden ist. Der zur Strömungserzeugung erforderliche zusätzliche apparative Aufwand kann besonders gering gehalten werden, zumal für eine aktive Umwälzung oder Verwir- belung des sich im Zwischenraum befindenden Mediums, z.B. Luft, lediglich ein Umwälzgebläse erforderlich ist. Dieses befindet sich vorteilhafterweise innerhalb eines außerhalb des Turbinengehäuses geführten Leitungssystems.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige Fi- gur ein aus einem Innengehäuse und aus einem Außengehäuse aufgebautes Turbinengehäuse im Querschnitt mit Mitteln zur Strömungserzeugung im Zwischenraum.
Die Figur zeigt in einem Schnitt eine schematische Darstel- lung eines Turbinengehäuses 1 beispielsweise einer Dampfturbine 2, deren weiteren Bauteile, z.B. deren Turbinenwelle und Turbinenschaufeln zur Vereinfachung nicht dargestellt sind. Das Turbinengehäuse 1 weist ein Innengehäuse 3 und ein Außengehäuse 4 auf, welche das Innengehäuse, vorzugsweise konzen- trisch, umgibt. Das Innengehäuse 3 und das Außengehäuse 4 sind dabei derart voneinander beabstandet, daß ein Zwischenraum 5 gebildet ist. Dieser Zwischenraum 5 ist mit einem gas- formigen Medium L, z.B. Luft, gefüllt, welches konvektionsfa- hig ist. Das Innengehause 3 und das Außengehause 4 lassen sich jeweils m einen ersten, oberen Teilbereich, die Ober- halfte 6, sowie m einen zweiten, unteren Teilbereich, die Unterhalfte 7, aufteilen. Dabei können das Innengehause 3 sowie das Außengehause 4 jeweils zweiteilig ausgestaltet sein, wobei die Oberhalfte 6 durch ein Oberteil 6A und die Unter- halfte 7 durch ein Unterteil 7A gebildet sind. Oberteil 6A und Unterteil 7A sind dann über eine m der Figur nicht dar- gestellte Teilungsfuge, die sich beispielsweise entlang der X-Achse erstreckt, miteinander verbunden.
Betrachtet man einen Warmestrom durch das Turbinengehause 1, so ergibt sich ein innerer Warmestrom Qi durch das Innenge- hause 3 sowie ein äußerer Warmestrom Qa durch das Außengehause 4. Zwischen dem Innengehause 3 und dem Außengehause 4 tritt zusätzlich zu einem Strahlungswarmestrom QS, der vom Innengehause 3 zum Außengehause wirkt, ein Warmekonvektions- strom QK auf.
Beim Abschalten der Turbine 2 wurde sich ein freier oder natürlicher Konvektionsstrom - nachfolgend als Naturkonvektion QN bezeichnet - einstellen, deren Warmestromungsverlauf durch die gestrichelte und mit Pfeilspitzen versehene Linie veranschaulicht ist. Diese Naturkonvektion QN wurde insbesondere im Bereich des Scheitels des Zwischenraums 5 zur Ausbildung einer durch den Pfeil 8 symbolisierten Konvektionsfahne mit einem lokalen Warmeemtrag m das Außengehause 4 im Bereich von dessen Oberhalfte 6 fuhren. Ein derartiger lokaler Warmeemtrag kann infolge hoher thermischer Belastung zu einer unerwünschten Gehauseverkrummung fuhren.
Die Ausbildung einer derartigen Naturkonvektion QN, die zudem zur einer Temperaturdifferenz ΔTAG zwischen Oberhalfte 6 und Unterhalfte 7 fuhren wurde, wird dadurch verhindert, daß im Zwischenraum 5 eine durch die durchgezogene Linie S symbolisierte gerichtete Strömung aktiv erzeugt und somit erzwungen wird. Dazu weist das Außengehäuse 4 zwei vorzugsweise diametral gegenüberliegende Öffnungen 9,10 auf, die über ein innerhalb eines Leitungssystems 11 vorgesehenes Umwälzgebläse 12 miteinander in Verbindung stehen.
Im Ausführungsbeispiel ist die erste Anschluß- oder Einströmöffnung 9 im zweiten Quadranten eines sich auf der Turbinenlängsachse 13 kreuzenden (virtuellen) XY-Koordinatensystems vorgesehen. Die zweite Anschluß- oder Ausströmöffnung 10 liegt dann im vierten Quadranten des XY-Koordinatensystems. Die Ausströmöffnung 10 kann auch im dritten Quadranten liegen. Auch können mehrere Öffnungen 9, 10 vorgesehen sein. Beispielsweise können eine Einströmöffnung 9 im zweiten Quadranten und zwei Ausströmöffnungen 10 im ersten und dritten Quadranten vorgesehen sein. Es können auch mehrere Öffnungen 9, welche Einströmöffnungen 9 für das Medium L sind, vorgesehen sein. Diese sind dann vorzugsweise an der Oberhälfte 6 des Außengehäuses 4 angeordnet.
Dabei ist die Saugseite des Umwälzgebläses 12 über das Leitungssystem 11 mit der in der Unterhälfte 7 des Außengehäuses 4 vorgesehenen Anschlußöffnung 10 verbunden. Die Druckseite des Umwälzgebläses 12 ist dann über das Leitungssystem 11 mit der in der Oberhälfte 6 des Außengehäuses 4 lie- genden Anschlußöffnung 9 verbunden.
Das Umwälzsystem zur Erzeugung der erzwungenen Strömung S durch den Zwischenraum 5 des Turbinengehäuses 1 wird vorzugsweise nach dem Abschalten der Turbine 2 in Betrieb gesetzt. Bei laufendem Umwälzgebläse 12 wird das im Zwischenraum 5 befindliche Medium L über die Anschlußöffnung 10 aus dem Zwischenraum 5 herausgeführt und durch das Leitungssystem 11 und das Umwälzgebläse 12 über die Anschlußöffnung 9 in den Zwischenraum zurückgeführt. Insgesamt ergibt sich somit über den Zwischenraum 5 und das Leitungssystem 11 ein geschlossener Umwälzkreis 14. Durch die erzwungene Strömung S des Mediums L im Zwischenraum 5 wird die Ausbildung der freien Konvektion oder Naturkonvektion QN verhindert, so daß die sich einstellende Temperaturdifferenz ΔTÄG zwischen der Oberhälfte 6 und der Unter- hälfte 7 des Außengehäuses 4 weitgehend vermieden oder zumindest möglichst gering ist. Die erzwungene Strömung S bewirkt jedoch primär eine Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung im Außengehäuse 4.
Hierdurch werden Temperaturgradienten weitgehend verhindert und somit relative Wärmedehnungen, insbesondere zwischen der Oberhälfte 6 und der Unterhälfte 7, sowie Wärmespannungen begrenzt .
Durch die infolge der erzwungenen Strömung S bewirkte Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung im Außengehäuse 4 wird somit der Naturkonvektion QN derart entgegengewirkt, daß Gehäuseverkrümmungen nach dem Abschalten beim Abkühlen der Turbine 2, z.B. einer Dampfturbine 2, zuverlässig verhindert sind.

Claims

Patentansprüche
1. Turbinengehäuse mit einem Innengehäuse (3) und mit einem dieses unter Bildung eines Zwischenraumes (5) umgebenden Au- ßengehäuse (4) , g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine erzwungene Strömung (S) des innerhalb des Zwischenraums (5) befindlichen Mediums (L) .
2. Turbinengehäuse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e- k e n n z e i c h n e t, daß das Medium (L) in einem geschlossenen Umwälzkreis (14) geführt ist.
3. Turbinengehäuse nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Außengehäuse (4) eine erste Öffnung (9) und eine mit dieser über ein Gebläse (12) verbundene zweite Öffnung (10) vorgesehen sind.
4. Turbinengehäuse nach Anspruch 3, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß jeweils eine der Öffnun- gen (9,10) in der Oberhälfte (6) und in der Unterhälfte (7) des Außengehäuses (4) vorgesehen sind.
5. Turbinengehäuse nach Anpsruch 4, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß das Außengehäuse (4) zweiteilig ist, wobei die Oberhälfte (6) durch ein Oberteil (6A) und die Unterhälfte (7) durch ein Unterteil (7A) gebildet sind, wobei Oberteil (6A) und Unterteil (7A) über eine Teilungsfuge miteinander verbunden sind.
6. Turbinengehäuse nach Anspruch 3, 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sich die beiden Öffnungen (9,10) diametral gegenüberliegen.
7. Turbinengehäuse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Ausgestaltung als Gehäuse einer Dampfturbine.
8. Verfahren zur Vermeidung einer GehäuseVerkrümmung eines Turbinengehäuses (1) beim Abschalten der Turbine (2), d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß im Zwischenraum (5) zwischen einem Außengehäuse (4) und einem dieses umgebenden Innengehäuse (3) eine Strömung (S) zur Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung im Turbinengehäuse (1) erzeugt wird.
EP99952293A 1998-08-18 1999-08-05 Turbinengehäuse Revoked EP1105623B1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19837399 1998-08-18
DE19837399 1998-08-18
PCT/DE1999/002435 WO2000011324A1 (de) 1998-08-18 1999-08-05 Turbinengehäuse

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