EP2031184A1 - Drallbrecher für eine Strömungsmaschine - Google Patents

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EP2031184A1
EP2031184A1 EP07017133A EP07017133A EP2031184A1 EP 2031184 A1 EP2031184 A1 EP 2031184A1 EP 07017133 A EP07017133 A EP 07017133A EP 07017133 A EP07017133 A EP 07017133A EP 2031184 A1 EP2031184 A1 EP 2031184A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
swirl breaker
swirl
housing
rotor
turbomachine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07017133A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Dr. Brück
Joachim Dr. Schettel
Michael Kleinhaus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to EP07017133A priority Critical patent/EP2031184A1/de
Publication of EP2031184A1 publication Critical patent/EP2031184A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12—Blades
    • F01D5/14—Form or construction
    • F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
    • F01D5/145—Means for influencing boundary layers or secondary circulations
    • 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
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • 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
    • F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
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    • F04D29/164—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for elastic fluid pumps of an axial flow wheel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
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    • F04D29/68—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing by influencing boundary layers
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    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/60—Structure; Surface texture
    • F05D2250/61—Structure; Surface texture corrugated
    • F05D2250/611—Structure; Surface texture corrugated undulated

Definitions

  • the invention relates to a turbomachine comprising a rotor rotatably mounted about a rotation axis and a housing arranged around the rotor, the housing having a housing inner surface formed opposite the rotor in a circumferential direction, wherein at least one gap is formed between the rotor and the housing inner surface a swirl breaker for reducing a twist of a secondary flow is disposed on the housing inner surface, the swirl breaker having a plurality of swirl breaker walls projecting from the housing inner surface distributed in the circumferential direction.
  • Turbomachines in the context of this invention are, for example, steam turbines, gas turbines or compressors, the invention preferably referring to steam turbines.
  • Turbomachines are characterized by a flow medium. Hydraulic turbines, steam and gas turbines, wind turbines, centrifugal pumps and centrifugal compressors as well as propellers are summarized under the collective term "turbomachinery". All of these machines have in common that they serve the purpose of extracting energy from one fluid in order to drive another machine, or vice versa, to supply energy to a fluid in order to increase its pressure.
  • the energy conversion is indirect and preferably takes the path over the kinetic energy of the fluid.
  • a flow medium flows in a main flow direction which substantially corresponds to the direction of the axis of rotation.
  • the flow medium should ideally only flow through a so-called flow channel, which has so-called guide vanes and rotor blades.
  • the flow channel is formed of different successively arranged guide and moving blades.
  • the flow medium flows through the flow channel on the guide and moving blades passing, whereby the kinetic energy is converted into rotational energy, which leads to a rotation of the rotor.
  • gaps between the housing and the rotor which should be made as small as possible. However, gaps can not be avoided, resulting in undesirable flow through the gaps.
  • a first approach is to arrange so-called sealing lips between the rotating and fixed components.
  • the sealing lips are arranged rotationally symmetrical and act as a kind of barrier to the secondary flow.
  • a secondary flow substantially flowing to the main flow is decelerated.
  • the secondary flow leads in turbomachinery to a further effect, which is undesirable.
  • the secondary flow through the gaps can produce or dampen existing rotor vibrations during operation, which appears depending on the prevailing boundary conditions.
  • This effect is referred to in fluid mechanics as Spalterregulation.
  • this effect is referred to as Dampfanfachung.
  • the direction of the gap branching flow medium portion has different direction components, in addition to the main directional component, which leads along the main flow channel also direction components are present, which are directed in the circumferential direction.
  • This circumferentially directed secondary flow component is also referred to as a spin.
  • the splitter excitation or vaporization depends on the direction and magnitude of this spin of the secondary flow entering the gap.
  • the secondary flow in turbines has the effect that it is more of a stimulating effect instead of a dampening.
  • swirl breaking means components which form a barrier to the secondary flow flowing in the circumferential direction, which is referred to as a swirl.
  • a brake fluid can be injected into the secondary flow in such a way that the swirl is thereby minimized or prevented.
  • the swirl breakers are formed of individual components and incorporated in a suitable manner in the circumferential direction individually into the housing. This leads to a high production cost, which leads to an increased production time.
  • the invention begins, whose task is to introduce a turbomachine with a swirl breaker, wherein the turbomachine can be made faster.
  • Another object of the invention is to provide swirl crushers that can be easily and quickly incorporated into turbomachinery.
  • a turbomachine comprising a rotor rotatably mounted about a rotation axis and a housing arranged around the rotor, the housing having a housing inner surface formed opposite the rotor in a circumferential direction, wherein a spin crusher for reducing a twist of a secondary flow is disposed on the housing inner surface wherein the swirl crusher has a plurality of swirl breaker walls projecting from the inside surface of the housing distributed in the circumferential direction, the swirl breaker being integrally formed with material.
  • the advantage of the invention is, inter alia, that it is now not necessary to produce individual swirl breaker walls, which are then incorporated relatively expensive in the housing interior surface.
  • a component component incorporating a material is obtained, which has a plurality of swirl breaker walls.
  • This built-in component can finally be quickly and easily and thereby inexpensively incorporated into the housing.
  • only one step is required to incorporate several swirl breaker walls in the turbomachine.
  • the swirl breaker walls each have a swirl breaker front wall and a swirl breaker back wall arranged behind it in the circumferential direction.
  • the swirlbreaker front wall is bent about a bend axis with respect to the swirl breaker back wall.
  • Sheet metal strip can be used as a flexible material for the swirl crusher. Basically, a band of this suitable material is sufficient, which is bent in different places in such a way that protruding swirl breaker walls are created. This gives the entire installation component, which ultimately only has to be installed in a groove in the turbomachine, thereby minimizing the production time.
  • the swirl breaker walls are advantageously directed along the axis of rotation.
  • the sealing strip is thus bent such that the kinks are formed perpendicular to the front edge of the sealing strip.
  • the sealing tape can be used for different housing inner diameter.
  • the swirl breaker is termed ISI, ISI, CS, CS, CS, CS, CS, CS, CS, CS, CS, CS, CS, CS, CS, CS
  • an additional bend is made which is substantially perpendicular to the bend to the swirl breaker walls.
  • the resulting embodiment leads to a barrier for the secondary flow in the main flow direction, which substantially corresponds to the axis of rotation.
  • the secondary flow has directional components to be described in a complicated manner, it greatly depends on the boundary conditions which form of the swirl breaker is suitable.
  • a swirl breaker wall is conceivable, which has rounded corners, has a triangular shape or has further geometric shapes.
  • the swirlbreaker front wall and the swirl breaker back wall are spaced near the groove, which results in the swirlbreaker front wall and the swirlbreaker back wall being substantially similar to an inverted V-shape.
  • the FIG. 1 shows a steam turbine 1 as an embodiment of a turbomachine. Further examples of a turbomachine are a gas turbine or a compressor.
  • the steam turbine 1 comprises an outer housing 2, which is designed as a pot housing. To outer housing 2, a lid 3 is arranged with fastening means. Within the outer housing 2, an inner housing 4 is arranged.
  • the inner housing 4 has guide vanes 5. For the sake of clarity is in the FIG. 1 only one vane provided with the reference numeral 5.
  • the steam turbine 1 has an inflow opening 6 through which steam flows as a flow medium during operation. The flow medium flows through a flow channel 7 past the guide vanes 5.
  • a rotor 8 is rotatably mounted about a rotation axis 9.
  • the rotor 8 comprises rotor blades arranged on the rotor surface 10. For the sake of clarity is in the FIG. 1 only one blade provided with the reference numeral 10.
  • the rotor 8 further includes a thrust balance piston 11, which is usually in high-pressure turbine part with a special Blading is used.
  • the steam flowing through the steam turbine 1 releases its energy to the rotor 8, so to speak, which leads to a rotation of the rotor 8.
  • the rotation of the rotor 8 is used, for example, to drive generators or pumps.
  • FIG. 2 is a section of a turbomachine shown.
  • the FIG. 2 shows a portion of a blade 10.
  • the blade 10 has a shroud 12 on. Opposite the shroud 12, a part of the inner housing 4 is shown.
  • the inner housing 4 has sealing lips 13, which are arranged rotationally symmetrically in the circumferential direction. Between the housing 4 and a shroud surface 14, a gap 15 is formed. A flow of the flow medium through this gap is perceived as a loss that should be prevented or minimized.
  • the majority of the flow medium flows along the main flow 16, substantially along the axis of rotation 9. In conical flow channels, the main flow direction is not necessarily along the axes of rotation 9. A comparatively small proportion of the main flow 16 branches in the radial direction 17 to the gap 15.
  • the secondary flow in addition to a radial flow component, also has a flow component which takes place in the circumferential direction 18.
  • a swirl breaker 19 is incorporated into a groove 20.
  • the groove 20 is milled on a housing inner surface 21.
  • the swirl breaker 19 is firmly clamped by means of a Stemm Federationes 22 in the groove 20.
  • FIG. 3 is a side view of the already wedged swirl breaker 19 shown in the groove 20.
  • the caulking pieces 22 are selected in size and material to provide a suitable force to hold the twist crusher 19 firmly in the groove 20.
  • FIG. 4 is a side view seen in the circumferential direction.
  • the swirl crusher 19 is in this case in the Width selected so that it can be easily and quickly incorporated by the Stemm consultancy 22 in the groove 20.
  • FIG. 5 a swirl breaker 19 is shown.
  • the swirl breaker 19, as in FIG. 5 is bent around a first edge 23 so that a swirl breaker front wall 24 and a swirl breaker back wall 25 are formed. Overall, this forms a swirl breaker wall 26, which is arranged distributed in the circumferential direction in the inner housing 4.
  • the swirl breaker 19 is bent around a second edge 27 and a third edge 28, so that an intermediate piece 29 is formed.
  • the Stemm choir 22 is placed on the intermediate piece 29 and fixed with suitable power transmission devices in the groove 20.
  • FIG. 6 a not yet produced swirl crusher 19 is shown.
  • a suitable band 30 of suitable flexible material Prior to bending the swirl breaker 19 about the first edge 23 and around the second edge 24 and around the third edge 28, a suitable band 30 of suitable flexible material is first cut to a suitable length. The length depends on the turbomachine to be improved. The band 30 is then bent around the first edge 23 and around the second edge 24 and around the edge 28 such that the swirl crusher 19 has an appearance as shown in FIG FIG. 5 is shown.
  • FIG. 7 illustrated embodiment of the swirl crusher 19 differs from the swirl crusher 19 FIG. 5 in that, in addition to the swirl breaker walls 26, a sealing lip 31 is additionally manufactured.
  • This additional sealing lip 31 is obtained by using a tape, as in the FIG. 8 is shown, which has a filler material for the sealing lip 31, the band is bent around a fourth edge 32, so that after bending a swirl breaker with an appearance according to FIG. 7 arises.

Landscapes

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  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, umfassend einen Rotor (8) und ein Gehäuse (4,2), wobei ein Spalt (15) zwischen dem Rotor (8) und dem Gehäuse mittels Drallbrechern (19) derart ausgebildet ist, dass ein Drall einer Sekundärströmung vermindert wird, wobei der Drallbrecher (19) materialeinstückig aus einem einzigen Band ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, umfassend einen um eine Rotationsachse drehbar gelagerten Rotor und ein um den Rotor angeordnetes Gehäuse, wobei das Gehäuse eine gegenüber dem Rotor in einer Umfangsrichtung ausgebildete Gehäuseinnenoberfläche aufweist, wobei zwischen dem Rotor und der Gehäuseinnenoberfläche mindestens ein Spalt ausgebildet ist, wobei auf der Gehäuseinnenoberfläche ein Drallbrecher zum Vermindern eines Dralls einer Sekundärströmung angeordnet ist, wobei der Drallbrecher in der Umfangsrichtung verteilte mehrere aus der Gehäuseinnenoberfläche vorspringende Drallbrecherwände aufweist.
  • Strömungsmaschinen im Sinne dieser Erfindung sind beispielsweise Dampfturbinen, Gasturbinen oder Verdichter, wobei sich die Erfindung vorzugsweise auf Dampfturbinen bezieht. Strömungsmaschinen zeichnen sich durch ein Strömungsmedium aus. Unter der Sammelbezeichnung "Strömungsmaschinen" werden Wasserturbinen, Dampf- und Gasturbinen, Windräder, Kreiselpumpen und Kreiselverdichter sowie Propeller zusammengefasst. Allen diesen Maschinen ist gemeinsam, dass sie dem Zweck dienen, einem Fluid Energie zu entziehen, um damit eine andere Maschine anzutreiben oder umgekehrt, einem Fluid Energie zuzuführen, um dessen Druck zu erhöhen. In Strömungsmaschinen ist die Energieumsetzung indirekt und nimmt vorzugsweise den Weg über die kinetische Energie des Fluids.
  • In Strömungsmaschinen, wie z.B. bei Dampfturbinen strömt im Betrieb ein Strömungsmedium in einer Hauptströmungsrichtung, die im Wesentlichen der Richtung der Rotationsachse entspricht. Das Strömungsmedium soll idealer Weise lediglich durch einen so genannten Strömungskanal strömen, der so genannte Leit- und Laufschaufeln aufweist. Üblicherweise wird der Strömungskanal aus verschiedenen hintereinander angeordneten Leit- und Laufschaufeln gebildet. Das Strömungsmedium strömt durch den Strömungskanal an den Leit- und Laufschaufeln vorbei, wobei die kinetische Energie in Rotationsenergie umgewandelt wird, was zu einer Rotation des Rotors führt. Da eine Bewegung des Rotors in einem Gehäuse stattfindet, sind Spalte zwischen dem Gehäuse und dem Rotor vorhanden, die so gering wie möglich ausgeführt werden sollten. Dennoch können Spalte nicht vermieden werden, was zu einer unerwünschten Strömung durch die Spalte führt. Die unerwünschte Strömung ergibt sich aus der Hauptströmung, wobei ein Teil aus der Hauptströmung abzweigt und durch den Spalt strömt. Diese Spaltströmung kann als Sekundärströmung bezeichnet werden, wobei es Ziel bei jeder Auslegung einer Strömungsmaschine ist, die Sekundärströmung so gering wie möglich zu halten. Daher existieren verschiedene Ansätze um die Sekundärströmung zu minimieren. Ein erster Ansatz besteht darin, so genannte Dichtlippen zwischen den rotierenden und den fest stehenden Komponenten anzuordnen. Die Dichtlippen sind rotationssymmetrisch angeordnet und wirken sozusagen als Barriere für die Sekundärströmung. Somit wird eine im Wesentlichen zur Hauptströmung strömende Sekundärströmung abgebremst.
  • Die Sekundärströmung führt allerdings im Strömungsmaschinenbau zu einem weiteren Effekt, der unerwünscht ist. Die Sekundärströmung durch die Spalte kann im Betrieb vorhandene Rotorschwingungen hervorbringen oder abdämpfen, was je nach vorherrschenden Randbedingungen zum Vorschein tritt. Dieser Effekt wird im Strömungsmaschinenbau als Spalterregung bezeichnet. Speziell im Dampfturbinenbau wird dieser Effekt als Dampfanfachung bezeichnet. Da der in Richtung Spalt abzweigende Strömungsmediumanteil verschiedene Richtungskomponenten aufweist, sind neben der Hauptrichtungskomponente, die entlang des Hauptströmungskanals führt auch Richtungskomponenten vorhanden, die in Umfangsrichtung gerichtet sind. Diese in Umfangsrichtung gerichtete Sekundärströmungskomponente wird auch als Drall bezeichnet. Die Spalterregung bzw. Dampfanfachung ist abhängig von Richtung und Größe dieses Dralls der Sekundärströmung beim Eintritt in den Spalt. Generell hat die Sekundärströmung bei Turbinen den Effekt, dass eher eine anfachende Wirkung statt einer dämpfenden erfolgt.
  • Diese anfachende Wirkung ist störend und es sind Bestrebungen vorhanden, diese Störung zu verhindern. Dabei ist es bekannt Drallbrecher in unterschiedlichen Bauformen einzusetzen. Unter Drallbrechen werden hierbei Komponenten verstanden, die eine Barriere bilden für die in Umfangsrichtung strömende Sekundärströmung, die als Drall bezeichnet wird.
  • Alternativ dazu oder zusätzlich kann ein Bremsfluid derart in die Sekundärströmung eingeblasen werden, dass dadurch der Drall minimiert bzw. verhindert wird.
  • Die Drallbrecher werden aus einzelnen Komponenten ausgebildet und in geeigneter Weise in Umfangsrichtung einzeln in das Gehäuse eingearbeitet. Dies führt zu einem hohen Fertigungsaufwand, was zu einer erhöhten Fertigungszeit führt.
  • An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, eine Strömungsmaschine vorzustellen mit einem Drallbrecher, wobei die Strömungsmaschine schneller hergestellt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Drallbrecher zur Verfügung zu stellen, die einfach und schnell in Strömungsmaschinen eingearbeitet werden können.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Strömungsmaschine umfassend einen um eine Rotationsachse drehbar gelagerten Rotor und ein um den Rotor angeordnetes Gehäuse, wobei das Gehäuse eine gegenüber dem Rotor in einer Umfangsrichtung ausgebildete Gehäuseinnenoberfläche aufweist, wobei auf der Gehäuseinnenoberfläche ein Drallbrecher zum Vermindern eines Dralls einer Sekundärströmung angeordnet ist, wobei der Drallbrecher in der Umfangsrichtung verteilte mehrere aus der Gehäuseinnenoberfläche vorspringende Drallbrecherwände aufweist, wobei der Drallbrecher materialeinstückig ausgebildet ist.
  • Der Vorteil der Erfindung liegt u. a. darin, dass es nunmehr nicht erforderlich ist, einzelne Drallbrecherwände herzustellen, die dann vergleichsweise aufwendig in die Gehäuseinnenoberfläche eingearbeitet werden. Erfindungsgemäß ist vielmehr vorgesehen, den Drallbrecher aus einem Material herzustellen, mit dem es möglich ist mehrere Drallbrecherwände auszubilden. Man erhält somit vor dem Einbau in die Strömungsmaschine eine materialeinstückige Einbaukomponente, die mehrere Drallbrecherwände aufweist. Diese Einbaukomponente kann schließlich schnell und einfach und dadurch kostengünstig in das Gehäuse eingearbeitet werden. Somit ist lediglich ein Arbeitsschritt erforderlich, um mehrere Drallbrecherwände in die Strömungsmaschine einzuarbeiten.
  • Vorteilhafterweise weisen die Drallbrecherwände jeweils eine Drallbrechervorderwand und eine in der Umfangsrichtung dahinter angeordnete Drallbrecherrückwand auf. Die Drallbrechervorderwand wird gegenüber der Drallbrecherrückwand um eine Biegeachse gebogen.
  • Durch die Wahl eines geeigneten Materials, kann somit eine Drallbrecherwand schnell ausgebildet werden. Als flexibles Material für den Drallbrecher kann Blechband verwendet werden. Im Grunde genommen genügt ein Band aus diesem geeigneten Material, das an verschiedenen Stellen derart gebogen wird, dass dadurch vorspringende Drallbrecherwände entstehen. Dadurch erhält man die gesamte Einbaukomponente, die letztlich nur in eine Nut in die Strömungsmaschine eingebaut werden muss, wodurch sich die Fertigungszeit minimiert.
  • Die Drallbrecherwände sind hierbei vorteilhafterweise entlang der Rotationsachse gerichtet. Das Dichtband wird somit derart geknickt, dass die Knicke senkrecht zur Vorderkante des Dichtbandes ausgebildet sind. Dadurch ist das Dichtband für verschiedene Gehäuseinnendurchmesser einsetzbar.
  • Der Drallbrecher wird materialeinstückig aus einem flexiblen Material ausgebildet, wobei durch die Biegung an verschiedenen Stellen des Materials die Drallbrecherwände entstehen, was dazu führt, dass zwischen den Drallbrecherwänden ein Zwischenstück gebildet wird, das die Drallbrecherwände sozusagen miteinander verbindet. Vorteilhafterweise wird durch die Bildung des Zwischenstückes die verbesserte Möglichkeit geschaffen, den Drallbrecher insgesamt durch Einstemmen mittels eines Stemmstückes fest an das Gehäuse anzuordnen.
  • In einer verbesserten Ausführungsform wird neben der Biegung des Bandes zu den Drallbrecherwänden eine zusätzliche Biegung ausgeführt, die im Wesentlichen senkrecht zur Biegung zu den Drallbrecherwänden ausgeführt ist. Die somit entstandene Ausführungsform führt zu einer Barriere für die Sekundärströmung in der Hauptströmungsrichtung, die im Wesentlichen der Rotationsachse entspricht.
  • Da die Sekundärströmung kompliziert zu beschreibende Richtungskomponenten aufweist, hängt es stark von den Randbedingungen ab, welche Form des Drallbrechers geeignet ist. So ist beispielsweise eine Drallbrecherwand denkbar, die abgerundete Ecken aufweist, eine dreieckige Form aufweist oder weitere geometrische Formen aufweist.
  • Ebenso ist es denkbar, dass für bestimmte Randbedingungen die Drallbrechervorderwand und die Drallbrecherrückwand in Nutnähe einen Abstand aufweisen, was dazu führt, dass die Drallbrechervorderwand und die Drallbrecherrückwand im Wesentlichen einer umgekehrten V-Form ähnelt.
  • Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt. Dabei haben Komponenten mit gleicher Funktionsweise die gleichen Bezugszeichen.
  • Es zeigen:
    • FIG 1
    eine Dampfturbine als Ausführungsbeispiel für eine Strömungsmaschine,
    FIG 2
    einen Ausschnitt aus einer Strömungsmaschine,
    FIG 3
    eine Seitenansicht eines Drallbrechers,
    FIG 4
    eine Vorderansicht des Drallbrechers,
    FIG 5
    eine perspektivische Ansicht des Drallbrechers,
    FIG 6
    eine Ansicht eines Bandes vor der Fertigung zum Drallbrecher,
    FIG 7
    eine perspektivische Darstellung eines Drallbrechers mit Dichtlippe,
    FIG 8
    eine Darstellung eines Bandes für die Herstellung eines Drallbrechers mit einer Dichtlippe.
  • Die FIG 1 zeigt eine Dampfturbine 1 als Ausführungsform einer Strömungsmaschine. Weitere Beispiele für eine Strömungsmaschine sind eine Gasturbine oder ein Verdichter. Die Dampfturbine 1 umfasst ein Außengehäuse 2, das als Topfgehäuse ausgebildet ist. Zum Außengehäuse 2 wird ein Deckel 3 mit Befestigungsmitteln angeordnet. Innerhalb des Außengehäuses 2 ist ein Innengehäuse 4 angeordnet. Das Innengehäuse 4 weist Leitschaufeln 5 auf. Der Übersichtlichkeit wegen ist in der FIG 1 lediglich eine Leitschaufel mit dem Bezugszeichen 5 versehen. Des Weiteren weist die Dampfturbine 1 eine Einströmöffnung 6 auf, durch die im Betrieb Dampf als Strömungsmedium strömt. Das Strömungsmedium strömt durch einen Strömungskanal 7 an den Leitschaufeln 5 vorbei. Innerhalb des Innengehäuses 4 ist ein Rotor 8 um eine Rotationsachse 9 drehbar gelagert. Der Rotor 8 umfasst auf der Rotoroberfläche angeordnete Laufschaufeln 10. Der Übersichtlichkeit wegen ist in der FIG 1 lediglich eine Laufschaufel mit dem Bezugszeichen 10 versehen.
  • Der Rotor 8 weist des Weiteren einen Schubausgleichskolben 11 auf, der üblicherweise in Hochdruckteilturbinen mit einer besonderen Beschaufelung verwendet wird. Der durch die Dampfturbine 1 strömende Dampf gibt sozusagen seine Energie an den Rotor 8 ab, was zu einer Rotation des Rotors 8 führt. Die Rotation des Rotors 8 wird beispielsweise dazu verwendet, um Generatoren oder Pumpen anzutreiben.
  • In der FIG 2 ist ein Ausschnitt einer Strömungsmaschine dargestellt. Die FIG 2 zeigt einen Teil einer Laufschaufel 10. Die Laufschaufel 10 weist ein Deckband 12 auf. Gegenüber dem Deckband 12 ist ein Teil des Innengehäuses 4 dargestellt. Das Innengehäuse 4 weist Dichtlippen 13 auf, die in Umfangsrichtung rotationssymmetrisch angeordnet sind. Zwischen dem Gehäuse 4 und einer Deckbandoberfläche 14 ist ein Spalt 15 ausgebildet. Eine Strömung des Strömungsmediums durch diesen Spalt wird als Verlust empfunden, der verhindert bzw. minimiert werden soll. Der größte Teil des Strömungsmediums strömt entlang der Hauptströmung 16, im Wesentlichen entlang der Rotationsachse 9. Bei konusförmigen Strömungskanälen verläuft die Hauptströmungsrichtung nicht zwingend entlang der Rotationsachsen 9. Ein vergleichsweise geringer Anteil der Hauptströmung 16 zweigt in radialer Richtung 17 zum Spalt 15 hin. Die Sekundärströmung weist neben einer radialen Strömungskomponente auch eine Strömungskomponente auf, die in Umfangsrichtung 18 erfolgt. Zur Minimierung dieser in Umfangsrichtung 18 ausgebildeten Strömungskomponente der Sekundärströmung wird ein Drallbrecher 19 in eine Nut 20 eingearbeitet. Die Nut 20 wird auf eine Gehäuseinnenoberfläche 21 eingefräst. Der Drallbrecher 19 wird mittels eines Stemmstückes 22 in die Nut 20 fest einstemmt.
  • In der FIG 3 ist eine Seitenansicht des bereits eingestemmten Drallbrechers 19 in die Nut 20 dargestellt. Die Stemmstücke 22 werden in Größe und Material ausgewählt, dass eine geeignete Kraft entsteht, um den Drallbrecher 19 fest in der Nut 20 zu halten.
  • In der FIG 4 ist eine Seitenansicht in Umfangsrichtung gesehen dargestellt. Der Drallbrecher 19 wird hierbei in der Breite derart ausgewählt, dass er durch das Stemmstück 22 einfach und schnell in die Nut 20 eingearbeitet werden kann.
  • In der FIG 5 ist ein Drallbrecher 19 dargestellt. Der Drallbrecher 19, wie in FIG 5 dargestellt, wird um eine erste Kante 23 gebogen, so dass eine Drallbrechervorderwand 24 und eine Drallbrecherrückwand 25 entstehen. Insgesamt bildet sich dadurch eine Drallbrecherwand 26 aus, die in Umfangsrichtung verteilt im Innengehäuse 4 angeordnet ist. Der Drallbrecher 19 wird um eine zweite Kante 27 und eine dritte Kante 28 gebogen, so dass ein Zwischenstück 29 entsteht. Das Stemmstück 22 wird auf das Zwischenstück 29 gelegt und mit geeigneten Kraftübertragungseinrichtungen fest in die Nut 20 eingestemmt.
  • In der FIG 6 ist ein noch nicht hergestellter Drallbrecher 19 dargestellt. Vor der Biegung des Drallbrechers 19 um die erste Kante 23 und um die zweite Kante 24 und um die dritte Kante 28 wird zunächst ein geeignetes Band 30 aus einem geeigneten flexiblen Material auf eine geeignete Länge abgeschnitten. Die Länge hängt von der zu verbessernden Strömungsmaschine ab. Das Band 30 wird anschließend um die erste Kante 23 und um die zweite Kante 24 und um die Kante 28 derart gebogen, das der Drallbrecher 19 eine Erscheinungsform hat, wie sie in der FIG 5 dargestellt ist.
  • Die in FIG 7 dargestellte Ausführungsform des Drallbrechers 19 unterscheidet sich von dem Drallbrecher 19 aus FIG 5 dadurch, dass zusätzlich zu den Drallbrecherwänden 26 eine Dichtlippe 31 noch zusätzlich gefertigt wird. Diese zusätzliche Dichtlippe 31 erhält man, in dem man ein Band verwendet, wie es in der FIG 8 dargestellt ist, das ein Zusatzmaterial für die Dichtlippe 31 aufweist, das Band wird um eine vierte Kante 32 gebogen, so dass nach der Biegung ein Drallbrecher mit einer Erscheinungsform gemäß FIG 7 entsteht.

Claims (8)

  1. Strömungsmaschine,
    umfassend einen um eine Rotationsachse (9) drehbar gelagerten Rotor (8) und ein um den Rotor (8) angeordnetes Gehäuse (4,2),
    wobei das Gehäuse (4,2) eine gegenüber dem Rotor (8) in einer Umfangsrichtung ausgebildete Gehäuseinnenoberfläche (21) aufweist,
    wobei zwischen dem Rotor (8) und der Gehäuseinnenoberfläche (21) mindestens ein Spalt (15) ausgebildet ist,
    wobei auf der Gehäuseinnenoberfläche (21) ein Drallbrecher (19) zum Vermindern eines Dralls einer Sekundärströmung angeordnet ist,
    wobei der Drallbrecher (19) in der Umfangsrichtung verteilte mehrere aus der Gehäuseinnenoberfläche (21) vorspringende Drallbrecherwände (26) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Drallbrecher (19) materialeinstückig ausgebildet ist.
  2. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 1,
    wobei die Drallbrecherwände (26) jeweils eine Drallbrechervorderwand (24) und eine in der Umfangsrichtung dahinter angeordnete Drallbrecherrückwand (25) aufweisen.
  3. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 2,
    wobei die Drallbrechervorderwand (24) gegenüber der Drallbrecherrückwand (25) um eine erste Kante (23) gebogen ist.
  4. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Drallbrecherwände (26) im Wesentlichen entlang der Rotationsachse (9) gerichtet sind.
  5. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Drallbrecher (19) ein Zwischenstück (29) aufweist, das zwei Drallbrecherwände (26) miteinander verbindet.
  6. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Drallbrecher (19) in einer Nut (20) mittels Stemmstücken (22) eingestemmt ist.
  7. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Drallbrecher (19) eine zwischen den Drallbrecherwänden (26) angeordnete Dichtlippe (31) zum Vermindern einer Strömungskomponente der Sekundärströmung in einer im Betrieb auftretenden Hauptströmungsrichtung aufweist.
  8. Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei der Drallbrecher (19) aus einem flexiblen Material ausgebildet ist.
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