EP2119878A1 - Steam turbine with partitioned inner casing - Google Patents

Steam turbine with partitioned inner casing Download PDF

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Publication number
EP2119878A1
EP2119878A1 EP08009024A EP08009024A EP2119878A1 EP 2119878 A1 EP2119878 A1 EP 2119878A1 EP 08009024 A EP08009024 A EP 08009024A EP 08009024 A EP08009024 A EP 08009024A EP 2119878 A1 EP2119878 A1 EP 2119878A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inner housing
housing part
bracket
steam
claw
Prior art date
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Ceased
Application number
EP08009024A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ernst-Wilhelm Dr. Pfitzinger
Andreas Ulma
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
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 filed Critical Siemens AG
Priority to EP08009024A priority Critical patent/EP2119878A1/en
Publication of EP2119878A1 publication Critical patent/EP2119878A1/en
Ceased 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
    • 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
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/04—Heavy metals
    • F05C2201/0433—Iron group; Ferrous alloys, e.g. steel
    • F05C2201/0466—Nickel
    • 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
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines
    • 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
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/60—Assembly methods
    • F05D2230/64—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins
    • F05D2230/642—Assembly methods using positioning or alignment devices for aligning or centring, e.g. pins using maintaining alignment while permitting differential dilatation
    • 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
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/10—Stators
    • F05D2240/14—Casings or housings protecting or supporting assemblies within

Definitions

  • the invention relates to an inner casing for a steam turbine, wherein the inner casing comprises a first inner casing part and a second inner casing part, wherein the first inner casing part consists of a higher heat-resistant material than the second inner casing part.
  • the efficiency of a turbomachine depends u. a. from the temperature of the incoming fresh steam. The higher the temperature of the live steam, the higher the expected efficiency.
  • suitable cooling options must be used or suitable materials used. Materials based on the so-called nickel-based materials are suitable for use in steam turbines, which can be exposed to temperatures above 700 ° C.
  • the costs of nickel-based materials are comparatively high. Therefore, the weight content of nickel-based components should be kept as low as possible. In addition, for manufacturing reasons, the maximum weight of the housing parts of the inner housing should not be too high.
  • Inner housings are known, which are made of a first material and a second material, wherein the inner housing has a weld, wherein the first material is welded together with the second material.
  • the invention has therefore set itself the task of specifying an inner casing for a steam turbine, which is suitable for high temperatures and high powers and has comparatively small large components.
  • an inner housing for a steam turbine wherein the inner housing comprises a first inner housing part and a second inner housing part, wherein the first inner housing part of a higher heat resistant material than the second inner housing part, wherein the first inner housing part and the second inner housing part via a releasable connection with each other connected is.
  • the invention is therefore the way, instead of a complete, made of a material inner housing to use two inner housing parts, which are connected to each other via a detachable connection.
  • the first inner housing part is in this case formed of a higher heat-resistant material than the second inner housing part.
  • the fresh steam entering the steam turbine can therefore be led to the first inner housing part, since the high-temperature resistant material can withstand the thermal conditions.
  • first inner housing part and the second inner housing part can each be separated transport for themselves, which leads to an advantage, since the respective inner housing parts taken by themselves have a comparatively high weight.
  • a single component comprising the first inner housing part and the second inner housing part would have a comparatively high weight, which adversely affects the transport and assembly.
  • the first inner housing part is made of a nickel-based material.
  • Nickel-based material is suitable for exposure to high-temperature live steam. Therefore, it is advantageous to manufacture only the region of the inner housing with a nickel-based material, which is thermally heavily loaded.
  • the inner housing parts are connected to each other axially via a kind of tongue and groove. As a result, an axial fixation of the inner housing parts to each other is ensured. In addition, an axial force transmission, for. B. by shear forces from the internal pressure, guaranteed. Furthermore, a sealing of the inner housing parts is possible, with a radial thermal mobility is ensured.
  • the support and guide elements should be designed so that they do not hinder the thermal expansion and center the housing to each other and can transfer the forces of the weight and torque.
  • the second inner housing part has a console on which the first inner housing part is mounted to bear.
  • the console can be formed here as a projection having a support surface on which the first inner housing part can be supported.
  • the first inner housing part on a claw which is designed to be placed on the console.
  • the first inner housing part and the second inner housing part are thus detachably connected to one another via a bracket and claw pair.
  • the console has means which prevent displacement.
  • These means are formed as projections on the console, wherein the claw bears against the projection.
  • a displacement of the second inner housing part relative to the first inner housing part is prevented because the claw hits against the agent.
  • the formation of a projection on the console is a comparatively simple design solution with which a shift can be prevented.
  • a seal between the first inner housing part and the second inner housing part is provided. Since the inner housing usually undergoes a start-up and shut-down cycle in which the inner housing is alternately heated and cooled, movements of the first inner housing part relative to the second inner housing part due to thermal expansion are possible. Such thermal expansions could lead to leaks in the connection between the first inner housing part and the second inner housing part. By means of a seal between the first inner housing part and the second inner housing part is therefore avoided that an undesirable leakage steam between the first inner housing part and the second inner housing part flows out.
  • a third inner housing part is provided, wherein the first inner housing part between the second inner housing part and the third inner housing part is arranged.
  • the inner housing is formed such that the flow medium flows in two directions along, wherein the directions are opposite to each other.
  • such an arrangement is referred to as a double-flow steam turbine.
  • the first inner housing part accordingly forms the central part of the inner housing, which is acted upon by the live steam.
  • the second inner housing part and the third inner housing part are virtually releasably connected to the left and right of the inner housing part.
  • the releasable connection between the first and second inner housing part can be made identical to the detachable connection between the first and third inner housing part.
  • the third inner housing part has a second bracket, on which the first inner housing part is mounted to bear.
  • the first inner housing part is in this case made of a nickel-based material.
  • the FIG. 1 shows a cross-sectional view of a medium-pressure turbine part 1.
  • the medium-pressure turbine part 1 comprises a substantially rotatable about a rotation axis 2 rotatably mounted rotor 3.
  • the rotor 3 has blades not shown in detail.
  • An inner housing 4a, 4b, 4c is arranged around the rotor 3, the inner housing 4 having a first inner housing part 4a, a second inner housing part 4b and a third inner housing part 4c.
  • the first inner housing part 4a, the second inner housing part 4b and the third inner housing part 4c have guide vanes (not shown in more detail) which, together with the moving blades, form a flow channel 5 through which a flow medium is passed.
  • the medium-pressure turbine section 1 further comprises an outer housing 6 arranged around the rotor 3 and the inner housing 4.
  • Fresh steam initially flows through a live steam connection 7 into a live steam zone 7. Subsequently, the live steam moves along a first flow direction 8a and a second flow direction 8b in the flow channel 5. In the flow channel 5, the steam is released and cools down. After flowing through the flow channel 5, the expanded and cooled steam flows out of the intermediate-pressure turbine 1 via an exhaust steam region 9.
  • the fresh steam flowing into the live steam region 7 can have temperatures of more than 620 ° C., in particular up to more than 720 ° C.
  • the first inner housing part 4a is made of a nickel-based material, wherein the second inner housing part 4b and the third inner housing part 4c is made of a less high-temperature resistant material.
  • the first inner housing part 4a, the second inner housing part 4b and the third inner housing part 4c are formed substantially rotationally symmetrical about the axis of rotation 2 and each have an upper and a lower housing part.
  • the outer housing 6 also includes an upper and a lower housing part.
  • the first inner housing part 4a is mounted on support brackets, which are not shown in detail and center guides in the outer housing 6.
  • the first inner housing part 4 a could also be held via the second 4 b and third inner housing part 4 c by means of supports and centerings, when the second inner housing 4 b and the third inner housing 4 c are in turn held by supports and center guides to the outer housing 6.
  • an axial fixing on the first inner housing part 4a and second inner housing part 4b is provided.
  • the first inner housing part 4a, the second inner housing part 4b and the third inner housing part 4c are axially connected to each other.
  • the first inner housing part 4a is connected via a heat-movable connection 10 both to the second inner housing part 4b and to the third inner housing part 4c.
  • the first inner housing part 4a is mounted on support brackets and center guides, not shown, on the inner housings 4b and 4c.
  • the second inner housing part 4b and the third inner housing part 4c are in turn in the outer housing 6 via support brackets, which are not shown in detail, stored and guided with center guides in the outer housing 6.
  • the inner housing parts 4a, 4b and 4c are formed so as to be heat-movable with respect to each other.
  • a seal takes place at the same time. The sealing is done essentially by the metallic laying, since the forces that are transmitted to such compounds are very large.
  • the detachable connection 10 in this case has a bracket 11 which is arranged on the second inner housing part 4b and on the third inner housing part 4c, wherein the first inner housing part 4a is supported supportingly on the console.
  • the first inner housing part 4a on a claw 12, which is designed to be placed on the console 11.
  • the bracket 11 has means 13 for preventing displacement of the first inner housing part 4a relative to the second inner housing part 4b.
  • the means 13 is formed as a projection on the bracket 11, wherein the claw 12 bears against this projection.
  • the detachable connection 10 is shown in more detail.
  • the releasable connection represents the connection of the first housing part 4a with the second housing part 4b.
  • the means 13 prevent a displacement of the claw 12 in the console 11. This results in a heat-movable displacement of the first inner housing 4a with respect to the first inner housing 4b effectively avoided.
  • FIG. 3 is a schematic representation of the inner housing 4 can be seen.
  • the first inner housing part 4a is connected to the second inner housing part 4b or the third inner housing part 4c via detachable connections 10, which are realized by brackets 11 and claws 12.
  • the first inner housing part 4 a can be effectively protected from disturbing steam temperatures in the exhaust-steam region 9 by means of a jacket 14, which is manufactured from steel sheets.
  • a jacket 14 which is manufactured from steel sheets.
  • the first inner housing part 4a is supported and centered via the second inner housing part 4b and the third 4c, wherein the second inner housing part 4b and the third inner housing part 4c in turn are mounted in the outer housing 6 and centered.
  • the first inner housing part 4a is mounted directly in the outer housing 6 and centered.
  • the second inner housing part 4b and the third inner housing part 4c are each fixed on the connection side to the first inner housing part 4a to the first inner housing part 4a by means of supports and center guides and again additionally on the respective downstream side in the outer housing 6 by means of supports and center guides.

Abstract

The housing has an inner housing part (4a) made of high heat resistance material than another inner housing part (4b), where the inner housing parts are connected with each other by detachable connections (10). The former inner housing part is formed for feeding fresh steam and made of nickel-base-material. The latter inner housing part has a console on which the former inner housing part is mounted. The former inner housing part has a plug for fitting on the console. A sealing is arranged between the inner housing parts, and a medium i.e. projection, is formed on the console.

Description

Die Erfindung betrifft ein Innengehäuse für eine Dampfturbine, wobei das Innengehäuse ein erstes Innengehäuseteil und ein zweites Innengehäuseteil umfasst, wobei das erste Innengehäuseteil aus einem hochwarmfesteren Material besteht als das zweite Innengehäuseteil.The invention relates to an inner casing for a steam turbine, wherein the inner casing comprises a first inner casing part and a second inner casing part, wherein the first inner casing part consists of a higher heat-resistant material than the second inner casing part.

Der Wirkungsgrad einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Dampfturbine, hängt u. a. von der Temperatur des einströmenden Frischdampfes ab. Je höher die Temperatur des Frischdampfes umso höher ist der zu erwartende Wirkungsgrad. Derzeit existieren Bestrebungen, die Dampftemperatur des Frischdampfes, die derzeit bei ca. 620°C liegt, auf Temperaturen von bis zu 700°C bzw. über 700°C zu steigern. Solch hohe Temperaturen führen zu hohen thermischen Belastungen von einzelnen Komponenten wie z. B. dem Innengehäuse. Bei den vorgenannten hohen Temperaturen müssen entweder geeignete Kühlungsmöglichkeiten eingesetzt oder geeignete Materialien verwendet werden. Materialien auf der Grundlage der sogenannten Nickel-Basis-Werkstoffe sind geeignet für den Einsatz in Dampfturbinen, die mit Temperaturen über 700°C beaufschlagt werden können.The efficiency of a turbomachine, in particular a steam turbine, depends u. a. from the temperature of the incoming fresh steam. The higher the temperature of the live steam, the higher the expected efficiency. Currently there are efforts to increase the steam temperature of the live steam, which is currently at about 620 ° C, to temperatures of up to 700 ° C and above 700 ° C. Such high temperatures lead to high thermal loads of individual components such. B. the inner housing. At the aforementioned high temperatures, either suitable cooling options must be used or suitable materials used. Materials based on the so-called nickel-based materials are suitable for use in steam turbines, which can be exposed to temperatures above 700 ° C.

Allerdings sind die Kosten für Nickel-Basis-Werkstoffe vergleichsweise hoch. Daher sollte der Gewichtsanteil von Nickel-Basis-Komponenten möglichst gering gehalten werden. Außerdem sollte aus herstellungstechnischen Gründen das Maximalgewicht der Gehäuseteile des Innengehäuses nicht zu hoch werden.However, the costs of nickel-based materials are comparatively high. Therefore, the weight content of nickel-based components should be kept as low as possible. In addition, for manufacturing reasons, the maximum weight of the housing parts of the inner housing should not be too high.

Es sind Innengehäuse bekannt, die aus einem ersten Werkstoff und einem zweiten Werkstoff gefertigt sind, wobei das Innengehäuse eine Schweißung aufweist, wobei der erste Werkstoff mit dem zweiten Werkstoff miteinander verschweißt wird.Inner housings are known, which are made of a first material and a second material, wherein the inner housing has a weld, wherein the first material is welded together with the second material.

Die Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, ein Innengehäuse für eine Dampfturbine anzugeben, das für hohe Temperaturen und große Leistungen geeignet ist und vergleichsweise kleine Großkomponenten aufweist.The invention has therefore set itself the task of specifying an inner casing for a steam turbine, which is suitable for high temperatures and high powers and has comparatively small large components.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Innengehäuse für eine Dampfturbine, wobei das Innengehäuse ein erstes Innengehäuseteil und ein zweites Innengehäuseteil umfasst, wobei das erste Innengehäuseteil aus einem hochwarmfesteren Material besteht als das zweite Innengehäuseteil, wobei das erste Innengehäuseteil und das zweite Innengehäuseteil über eine lösbare Verbindung miteinander verbunden ist.This object is achieved by an inner housing for a steam turbine, wherein the inner housing comprises a first inner housing part and a second inner housing part, wherein the first inner housing part of a higher heat resistant material than the second inner housing part, wherein the first inner housing part and the second inner housing part via a releasable connection with each other connected is.

Diese Aufgabe wird auch gelöst durch ein Innengehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wobei das erste Innengehäuseteil und das zweite Innengehäuseteil über eine wärmebewegliche Verbindung miteinander verbunden ist.This object is also achieved by an inner housing according to the preamble of claim 1, wherein the first inner housing part and the second inner housing part is connected to each other via a heat-movable connection.

Die Erfindung geht demnach den Weg, statt ein komplettes, aus einem Material gefertigtes Innengehäuse, zwei Innengehäuseteile zu verwenden, die über eine lösbare Verbindung miteinander verbunden sind. Das erste Innengehäuseteil ist hierbei aus einem hochwarmfesteren Material als das zweite Innengehäuseteil ausgebildet. Der in die Dampfturbine eintretende Frischdampf kann daher zu dem ersten Innengehäuseteil geführt werden, da das hochwarmfeste Material den thermischen Bedingungen standhalten kann.The invention is therefore the way, instead of a complete, made of a material inner housing to use two inner housing parts, which are connected to each other via a detachable connection. The first inner housing part is in this case formed of a higher heat-resistant material than the second inner housing part. The fresh steam entering the steam turbine can therefore be led to the first inner housing part, since the high-temperature resistant material can withstand the thermal conditions.

Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Dehnungen des ersten Innengehäuseteils und des zweiten Innengehäuseteils werden diese miteinander wärmebeweglich verbunden. Der Vorteil ist unter anderem darin zu sehen, dass beweglich aufgehängte Bauteile geringere Spannungen ertragen müssen.Due to the different thermal expansions of the first inner housing part and the second inner housing part they are connected to each other heat-movable. One of the advantages is that movably suspended components must withstand lower stresses.

Durch eine lösbare Verbindung des ersten Innengehäuseteils mit dem zweiten Innengehäuseteil ist eine bessere Transport- und Montagemöglichkeit gegeben. Das erste Innengehäuseteil und das zweite Innengehäuseteil lassen sich jeweils separat für sich transportieren, was zu einem Vorteil führt, da die jeweiligen Innengehäuseteile für sich genommen ein vergleichsweise hohes Gewicht aufweisen. Ein einziges Bauteil umfassend dem ersten Innengehäuseteil und dem zweiten Innengehäuseteil würde ein vergleichsweise hohes Gewicht aufweisen, was sich nachteilig auf den Transport und die Montage auswirkt.By a detachable connection of the first inner housing part with the second inner housing part a better transport and mounting option is given. The first inner housing part and the second inner housing part can each be separated transport for themselves, which leads to an advantage, since the respective inner housing parts taken by themselves have a comparatively high weight. A single component comprising the first inner housing part and the second inner housing part would have a comparatively high weight, which adversely affects the transport and assembly.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen angegeben.In the dependent claims advantageous developments are given.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das erste Innengehäuseteil aus einem Nickel-Basis-Werkstoff gefertigt. Nickel-Basis-Werkstoff ist für die Beaufschlagung mit Frischdampf hoher Temperatur geeignet. Daher ist es vorteilhaft, nur den Bereich des Innengehäuses mit einem Nickel-Basis-Werkstoff zu fertigen, der thermisch stark belastet ist.In an advantageous development, the first inner housing part is made of a nickel-based material. Nickel-based material is suitable for exposure to high-temperature live steam. Therefore, it is advantageous to manufacture only the region of the inner housing with a nickel-based material, which is thermally heavily loaded.

Die Innengehäuseteile sind axial über eine Art Nut-Feder miteinander verbunden. Dadurch ist eine axiale Fixierung der Innengehäuseteile zueinander sichergestellt. Außerdem ist eine axiale Kraftübertragung, z. B. durch Schubkräfte aus dem Innendruck, gewährleistet. Des Weiteren ist eine Abdichtung der Innengehäuseteile möglich, wobei eine radiale Wärmebeweglichkeit gewährleistet ist. Die Auflage- und Führungselemente sollten derart ausgebildet sein, dass sie die Wärmedehnung nicht behindern und die Gehäuse zueinander zentrieren sowie die Kräfte aus dem Gewicht und dem Drehmoment übertragen können.The inner housing parts are connected to each other axially via a kind of tongue and groove. As a result, an axial fixation of the inner housing parts to each other is ensured. In addition, an axial force transmission, for. B. by shear forces from the internal pressure, guaranteed. Furthermore, a sealing of the inner housing parts is possible, with a radial thermal mobility is ensured. The support and guide elements should be designed so that they do not hinder the thermal expansion and center the housing to each other and can transfer the forces of the weight and torque.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das zweite Innengehäuseteil eine Konsole auf, auf der das erste Innengehäuseteil tragend gelagert ist. Die Konsole kann hierbei als ein Vorsprung ausgebildet werden, der eine Auflagefläche aufweist, auf der das erste Innengehäuseteil tragend gelagert werden kann. Dies ist eine vergleichsweise konstruktiv einfache Lösung, eine lösbare Verbindung herzustellen.In an advantageous development, the second inner housing part has a console on which the first inner housing part is mounted to bear. The console can be formed here as a projection having a support surface on which the first inner housing part can be supported. This is a comparatively simple design solution to produce a detachable connection.

Vorteilhafterweise weist das erste Innengehäuseteil eine Pratze auf, die zum Auflegen auf die Konsole ausgebildet ist. Das erste Innengehäuseteil und das zweite Innengehäuseteil werden somit über ein Konsole-Pratze-Paar lösbar miteinander verbunden. Damit eine Verschiebung des ersten Innengehäuseteils gegenüber dem zweiten Innengehäuseteil vermieden ist, weist die Konsole Mittel auf, die eine Verschiebung verhindern. Diese Mittel sind als Vorsprünge auf der Konsole ausgebildet, wobei die Pratze an dem Vorsprung anliegt. Ein Verschieben des zweiten Innengehäuseteils gegenüber dem ersten Innengehäuseteil wird verhindert, da die Pratze gegen das Mittel stößt. Die Ausbildung eines Vorsprungs auf der Konsole ist eine vergleichsweise konstruktiv einfache Lösung, mit der eine Verschiebung verhindert werden kann.Advantageously, the first inner housing part on a claw, which is designed to be placed on the console. The first inner housing part and the second inner housing part are thus detachably connected to one another via a bracket and claw pair. So that a displacement of the first inner housing part relative to the second inner housing part is avoided, the console has means which prevent displacement. These means are formed as projections on the console, wherein the claw bears against the projection. A displacement of the second inner housing part relative to the first inner housing part is prevented because the claw hits against the agent. The formation of a projection on the console is a comparatively simple design solution with which a shift can be prevented.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist eine Dichtung zwischen dem ersten Innengehäuseteil und dem zweiten Innengehäuseteil vorgesehen. Da das Innengehäuse in der Regel einen Anfahr- und Abfahr-Zyklus erfährt, bei der das Innengehäuse abwechselnd erwärmt und abgekühlt wird, sind Bewegungen des ersten Innengehäuseteils gegenüber dem zweiten Innengehäuseteil aufgrund Wärmeausdehnungen möglich. Solche Wärmeausdehnungen könnten zu Undichtheiten an der Verbindung zwischen dem ersten Innengehäuseteil und dem zweiten Innengehäuseteil führen. Mittels einer Dichtung zwischen dem ersten Innengehäuseteil und dem zweiten Innengehäuseteil wird daher vermieden, dass ein unerwünschter Leckdampf zwischen dem ersten Innengehäuseteil und dem zweiten Innengehäuseteil ausströmt.In a further advantageous embodiment, a seal between the first inner housing part and the second inner housing part is provided. Since the inner housing usually undergoes a start-up and shut-down cycle in which the inner housing is alternately heated and cooled, movements of the first inner housing part relative to the second inner housing part due to thermal expansion are possible. Such thermal expansions could lead to leaks in the connection between the first inner housing part and the second inner housing part. By means of a seal between the first inner housing part and the second inner housing part is therefore avoided that an undesirable leakage steam between the first inner housing part and the second inner housing part flows out.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein drittes Innengehäuseteil vorgesehen, wobei das erste Innengehäuseteil zwischen dem zweiten Innengehäuseteil und dem dritten Innengehäuseteil angeordnet ist. Insbesondere bei Mitteldruck-Teilturbinen ist das Innengehäuse derart ausgebildet, dass das Strömungsmedium in zwei Richtungen entlang strömt, wobei die Richtungen entgegengesetzt zueinander sind. In der Regel wird solch eine Anordnung als zweiflutige Dampfturbine bezeichnet.In an advantageous development, a third inner housing part is provided, wherein the first inner housing part between the second inner housing part and the third inner housing part is arranged. In particular, in medium-pressure turbine sections, the inner housing is formed such that the flow medium flows in two directions along, wherein the directions are opposite to each other. In general, such an arrangement is referred to as a double-flow steam turbine.

Das erste Innengehäuseteil bildet demnach den Mittelteil des Innengehäuses, das mit dem Frischdampf beaufschlagt wird. Das zweite Innengehäuseteil und das dritte Innengehäuseteil werden quasi links und rechts an das Innengehäuseteil lösbar verbunden. Die lösbare Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Innengehäuseteil kann zu der lösbaren Verbindung zwischen dem ersten und dritten Innengehäuseteil identisch ausgeführt werden. Insbesondere weist das dritte Innengehäuseteil eine zweite Konsole auf, auf der das erste Innengehäuseteil tragend gelagert ist.The first inner housing part accordingly forms the central part of the inner housing, which is acted upon by the live steam. The second inner housing part and the third inner housing part are virtually releasably connected to the left and right of the inner housing part. The releasable connection between the first and second inner housing part can be made identical to the detachable connection between the first and third inner housing part. In particular, the third inner housing part has a second bracket, on which the first inner housing part is mounted to bear.

Das erste Innengehäuseteil wird hierbei aus einem Nickel-Basis-Werkstoff gefertigt.The first inner housing part is in this case made of a nickel-based material.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen haben in den verschiedenen Figuren dieselbe Bedeutung.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. Components with the same reference numerals have the same meaning in the various figures.

Es zeigen:Show it:

Figur 1FIG. 1
eine Querschnittsansicht einer Mitteldruck-Teilturbine;a cross-sectional view of a medium-pressure turbine section;
Figur 2FIG. 2
eine Querschnittsansicht einer wärmebeweglichen Verbindung;a cross-sectional view of a heat-movable connection;
Figur 3FIG. 3
eine schematische Darstellung eines Innengehäuses.a schematic representation of an inner housing.

Die Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht einer Mitteldruck-Teilturbine 1. Die Mitteldruck-Teilturbine 1 umfasst im Wesentlichen einen um eine Rotationsachse 2 drehbar gelagerten Rotor 3. Der Rotor 3 weist nicht näher dargestellte Laufschaufeln auf. Um den Rotor 3 ist ein Innengehäuse 4a, 4b, 4c angeordnet, wobei das Innengehäuse 4 ein erstes Innengehäuseteil 4a, ein zweites Innengehäuseteil 4b und ein drittes Innengehäuseteil 4c aufweist. Das erste Innengehäuseteil 4a, das zweite Innengehäuseteil 4b und das dritte Innengehäuseteil 4c weisen nicht näher dargestellte Leitschaufeln auf, die gemeinsam mit den Laufschaufeln einen Strömungskanal 5 bilden, durch den ein Strömungsmedium geführt wird. Die Mitteldruck-Teilturbine 1 umfasst des Weiteren ein um den Rotor 3 und dem Innengehäuse 4 angeordnetes Außengehäuse 6. Frischdampf strömt zunächst über einen nicht näher dargestellten Frischdampfstutzen in einen Frischdampfbereich 7. Anschließend bewegt sich der Frischdampf entlang einer ersten Strömungsrichtung 8a und einer zweiten Strömungsrichtung 8b im Strömungskanal 5. Im Strömungskanal 5 wird der Dampf entspannt und kühlt dabei ab. Nach der Durchströmung des Strömungskanals 5 strömt der entspannte und abgekühlte Dampf über einen Abdampfbereich 9 aus der Mitteldruck-Teilturbine 1 aus.The FIG. 1 shows a cross-sectional view of a medium-pressure turbine part 1. The medium-pressure turbine part 1 comprises a substantially rotatable about a rotation axis 2 rotatably mounted rotor 3. The rotor 3 has blades not shown in detail. An inner housing 4a, 4b, 4c is arranged around the rotor 3, the inner housing 4 having a first inner housing part 4a, a second inner housing part 4b and a third inner housing part 4c. The first inner housing part 4a, the second inner housing part 4b and the third inner housing part 4c have guide vanes (not shown in more detail) which, together with the moving blades, form a flow channel 5 through which a flow medium is passed. The medium-pressure turbine section 1 further comprises an outer housing 6 arranged around the rotor 3 and the inner housing 4. Fresh steam initially flows through a live steam connection 7 into a live steam zone 7. Subsequently, the live steam moves along a first flow direction 8a and a second flow direction 8b in the flow channel 5. In the flow channel 5, the steam is released and cools down. After flowing through the flow channel 5, the expanded and cooled steam flows out of the intermediate-pressure turbine 1 via an exhaust steam region 9.

Der in den Frischdampfbereich 7 einströmende Frischdampf kann Temperaturen von über 620°C, insbesondere bis über 720°C aufweisen. Das erste Innengehäuseteil 4a wird aus einem Nickel-Basis-Werkstoff hergestellt, wobei das zweite Innengehäuseteil 4b und das dritte Innengehäuseteil 4c aus einem weniger hochwarmfesten Material gefertigt ist.The fresh steam flowing into the live steam region 7 can have temperatures of more than 620 ° C., in particular up to more than 720 ° C. The first inner housing part 4a is made of a nickel-based material, wherein the second inner housing part 4b and the third inner housing part 4c is made of a less high-temperature resistant material.

Das erste Innengehäuseteil 4a, das zweite Innengehäuseteil 4b und das dritte Innengehäuseteil 4c sind im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die Rotationsachse 2 ausgebildet und weisen jeweils ein oberes und ein unteres Gehäuseteil auf. Das Außengehäuse 6 umfasst ebenfalls ein oberes und ein unteres Gehäuseteil. Das erste Innengehäuseteil 4a wird über Tragekonsolen, die nicht näher dargestellt sind und Mittenführungen im Außengehäuse 6 gelagert.
Ebenso könnte das erste Innengehäuseteil 4a auch über das zweite 4b und dritte Innengehäuseteil 4c mittels Auflagen und Zentrierungen gehalten sein, wenn das zweite Innengehäuse 4b und das dritte Innengehäuse 4c ihrerseits über Auflagen und Mittenführungen zum Außengehäuse 6 gehalten werden. Dabei ist eine Axialfixierung am ersten Innengehäuseteil 4a und zweiten Innengehäuseteil 4b vorgesehen. Das erste Innengehäuseteil 4a, das zweite Innengehäuseteil 4b und das dritte Innengehäuseteil 4c sind axial miteinander verbunden.The first inner housing part 4a, the second inner housing part 4b and the third inner housing part 4c are formed substantially rotationally symmetrical about the axis of rotation 2 and each have an upper and a lower housing part. The outer housing 6 also includes an upper and a lower housing part. The first inner housing part 4a is mounted on support brackets, which are not shown in detail and center guides in the outer housing 6.
Likewise, the first inner housing part 4 a could also be held via the second 4 b and third inner housing part 4 c by means of supports and centerings, when the second inner housing 4 b and the third inner housing 4 c are in turn held by supports and center guides to the outer housing 6. In this case, an axial fixing on the first inner housing part 4a and second inner housing part 4b is provided. The first inner housing part 4a, the second inner housing part 4b and the third inner housing part 4c are axially connected to each other.

Das erste Innengehäuseteil 4a wird über eine wärmebewegliche Verbindung 10 sowohl mit dem zweiten Innengehäuseteil 4b als auch mit dem dritten Innengehäuseteil 4c verbunden.The first inner housing part 4a is connected via a heat-movable connection 10 both to the second inner housing part 4b and to the third inner housing part 4c.

In einer nicht näher dargestellten alternativen Ausführungsform wird das erste Innengehäuseteil 4a über nicht näher dargestellte Tragekonsolen und Mittenführungen an den Innengehäusen 4b und 4c gelagert. Das zweite Innengehäuseteil 4b und das dritte Innengehäuseteil 4c werden ihrerseits im Außengehäuse 6 über Tragekonsolen, die nicht näher dargestellt sind, gelagert sowie mit Mittenführungen im Außengehäuse 6 geführt.In an alternative embodiment, not shown, the first inner housing part 4a is mounted on support brackets and center guides, not shown, on the inner housings 4b and 4c. The second inner housing part 4b and the third inner housing part 4c are in turn in the outer housing 6 via support brackets, which are not shown in detail, stored and guided with center guides in the outer housing 6.

Ein wesentlicher Aspekt ist, dass die Innengehäuseteile 4a, 4b und 4c wärmebeweglich zueinander ausgebildet sind.
In der wärmebeweglichen Verbindung findet gleichzeitig auch eine Abdichtung statt. Das Abdichten erfolgt im Wesentlichen durch das metallische Auflegen, da die Kräfte, die an solchen Verbindungen übertragen werden, sehr groß sind.An essential aspect is that the inner housing parts 4a, 4b and 4c are formed so as to be heat-movable with respect to each other.
In the heat-moving connection, a seal takes place at the same time. The sealing is done essentially by the metallic laying, since the forces that are transmitted to such compounds are very large.

Die lösbare Verbindung 10 weist hierbei eine Konsole 11 auf, die am zweiten Innengehäuseteil 4b und am dritten Innengehäuseteil 4c angeordnet ist, wobei das erste Innengehäuseteil 4a auf der Konsole tragend gelagert ist. Dazu weist das erste Innengehäuseteil 4a eine Pratze 12 auf, die zum Auflegen auf die Konsole 11 ausgebildet ist. Die Konsole 11 weist Mittel 13 zur Verhinderung einer Verschiebung des ersten Innengehäuseteils 4a gegenüber dem zweiten Innengehäuseteil 4b auf. Das Mittel 13 ist als Vorsprung auf der Konsole 11 ausgebildet, wobei die Pratze 12 an diesem Vorsprung anliegt.The detachable connection 10 in this case has a bracket 11 which is arranged on the second inner housing part 4b and on the third inner housing part 4c, wherein the first inner housing part 4a is supported supportingly on the console. For this purpose, the first inner housing part 4a on a claw 12, which is designed to be placed on the console 11. The bracket 11 has means 13 for preventing displacement of the first inner housing part 4a relative to the second inner housing part 4b. The means 13 is formed as a projection on the bracket 11, wherein the claw 12 bears against this projection.

In der Figur 2 ist die lösbare Verbindung 10 näher dargestellt. Die lösbare Verbindung stellt die Verbindung des ersten Gehäuseteils 4a mit dem zweiten Gehäuseteil 4b dar. Die Mittel 13 verhindern ein Verschieben der Pratze 12 in der Konsole 11. Dadurch ist eine wärmebewegliche Verschiebung des ersten Innengehäuses 4a gegenüber dem ersten Innengehäuse 4b wirksam vermieden.In the FIG. 2 the detachable connection 10 is shown in more detail. The releasable connection represents the connection of the first housing part 4a with the second housing part 4b. The means 13 prevent a displacement of the claw 12 in the console 11. This results in a heat-movable displacement of the first inner housing 4a with respect to the first inner housing 4b effectively avoided.

In der Figur 3 ist eine schematische Darstellung des Innengehäuses 4 zu sehen. Das erste Innengehäuseteil 4a wird hierbei über lösbare Verbindungen 10, die durch Konsolen 11 und Pratzen 12 realisiert werden, mit dem zweiten Innengehäuseteil 4b bzw. dem dritten Innengehäuseteil 4c miteinander verbunden.In the FIG. 3 is a schematic representation of the inner housing 4 can be seen. In this case, the first inner housing part 4a is connected to the second inner housing part 4b or the third inner housing part 4c via detachable connections 10, which are realized by brackets 11 and claws 12.

Das erste Innengehäuseteil 4a kann durch eine Ummantelung 14, die aus Stahlblechen gefertigt wird, wirksam vor störenden Dampftemperaturen im Abdampfbereich 9 geschützt werden. Durch die Trennung des Innengehäuses 4 in ein erstes Innengehäuseteil 4a, einem zweiten Innengehäuseteil 4b und einem dritten Innengehäuseteil 4c ist eine deutliche Reduzierung des Stückgewichts der einzelnen Innengehäuseteile möglich. Dazu können Gehäuseverformungen über die Steuerung der Kühldampftemperatur wirksam beeinflusst werden.The first inner housing part 4 a can be effectively protected from disturbing steam temperatures in the exhaust-steam region 9 by means of a jacket 14, which is manufactured from steel sheets. By separating the inner housing 4 into a first inner housing part 4a, a second inner housing part 4b and a third inner housing part 4c, a significant reduction of the piece weight of the individual inner housing parts is possible. For this purpose housing deformations can be effectively influenced by the control of the cooling steam temperature.

Vereinfacht dargestellt gibt es für die Auflage der Innengehäuseteile 4a, 4b und 4c zueinander grundsätzlich zwei Möglichkeiten.
Zum einen ist das erste Innengehäuseteil 4a über das zweite Innengehäuseteil 4b und das dritte 4c gelagert und mittengeführt, wobei das zweite Innengehäuseteil 4b und das dritte Innengehäuseteil 4c ihrerseits im Außengehäuse 6 gelagert und mittengeführt sind.
Zum anderen ist das erste Innengehäuseteil 4a direkt im Außengehäuse 6 gelagert und mittengeführt. Das zweite Innengehäuseteil 4b und das dritte Innengehäuseteil 4c sind jeweils auf der Verbindungsseite zu dem ersten Innengehäuseteil 4a an das erste Innengehäuseteil 4a fixiert mittels Auflagen und Mittenführungen sowie noch einmal zusätzlich auf der jeweiligen Abströmseite im Außengehäuse 6 mittels Auflagen und Mittenführungen.Simplified shown, there are basically two options for the support of the inner housing parts 4a, 4b and 4c to each other.
On the one hand, the first inner housing part 4a is supported and centered via the second inner housing part 4b and the third 4c, wherein the second inner housing part 4b and the third inner housing part 4c in turn are mounted in the outer housing 6 and centered.
On the other hand, the first inner housing part 4a is mounted directly in the outer housing 6 and centered. The second inner housing part 4b and the third inner housing part 4c are each fixed on the connection side to the first inner housing part 4a to the first inner housing part 4a by means of supports and center guides and again additionally on the respective downstream side in the outer housing 6 by means of supports and center guides.

Claims (14)

Innengehäuse (4) für eine Dampfturbine,
wobei das Innengehäuse (4) ein erstes Innengehäuseteil (4a) und ein zweites Innengehäuseteil (4b) umfasst,
wobei das erste Innengehäuseteil (4a) aus einem hochwarmfesteren Material besteht als das zweite Innengehäuseteil (4b),
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Innengehäuseteil (4a) und das zweite Innengehäuseteil (4b) über eine lösbare Verbindung (10) miteinander verbunden ist.Inner housing (4) for a steam turbine,
wherein the inner housing (4) comprises a first inner housing part (4a) and a second inner housing part (4b),
wherein the first inner housing part (4a) is made of a higher heat resistant material than the second inner housing part (4b),
characterized in that
the first inner housing part (4a) and the second inner housing part (4b) are connected to one another via a detachable connection (10). Innengehäuse (4) nach Anspruch 1,
wobei das erste Innengehäuseteil (4a) zur Beströmung mit Frischdampf ausgebildet ist und aus einem hochwarmfesteren Material als das zweite Innengehäuseteil (4b) gefertigt ist.Inner housing (4) according to claim 1,
wherein the first inner housing part (4a) is designed to flow with live steam and is made of a highly heat-resistant material than the second inner housing part (4b). Innengehäuse (4) nach Anspruch 2,
wobei das erste Innengehäuseteil (4a) aus einem Nickel-Basis-Werkstoff gefertigt ist.Inner housing (4) according to claim 2,
wherein the first inner housing part (4a) is made of a nickel-based material. Innengehäuse (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das zweite Innengehäuseteil (4b) eine Konsole (11) aufweist, auf der das erste Innengehäuseteil (4a) tragend gelagert ist.Inner housing (4) according to one of the preceding claims,
wherein the second inner housing part (4b) has a bracket (11) on which the first inner housing part (4a) is mounted to bear. Innengehäuse (4) nach Anspruch 4,
wobei das erste Innengehäuseteil (4a) eine Pratze (12) aufweist, die zum Auflegen auf die Konsole (11) ausgebildet ist.Inner housing (4) according to claim 4,
wherein the first inner housing part (4a) has a claw (12) which is designed to be placed on the bracket (11). Innengehäuse (4) nach Anspruch 4 oder 5,
wobei die Konsole (11) Mittel (13) zur Verhinderung einer Verschiebung des ersten Innengehäuseteils (4a) gegenüber dem zweiten Innengehäuseteil (4b) aufweist.Inner housing (4) according to claim 4 or 5,
wherein the bracket (11) has means (13) for preventing displacement of the first inner housing part (4a) relative to the second inner housing part (4b). Innengehäuse (4) nach Anspruch 6,
wobei das Mittel (13) als Vorsprung auf der Konsole (11) ausgebildet und die Pratze (12) an dem Vorsprung anliegt.Inner housing (4) according to claim 6,
wherein the means (13) formed as a projection on the bracket (11) and the claw (12) abuts the projection. Innengehäuse (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine Dichtung (10) zwischen dem ersten Innengehäuseteil (4a) und dem zweiten Innengehäuseteil (4b) angeordnet ist.Inner housing (4) according to one of the preceding claims,
wherein a seal (10) between the first inner housing part (4a) and the second inner housing part (4b) is arranged. Innengehäuse (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein drittes Innengehäuseteil (4c) vorgesehen ist,
wobei das erste Innengehäuseteil (4a) zwischen dem zweiten Innengehäuseteil (4b) und dem dritten Innengehäuseteil (4c) angeordnet ist.Inner housing (4) according to one of the preceding claims,
wherein a third inner housing part (4c) is provided,
wherein the first inner housing part (4a) is arranged between the second inner housing part (4b) and the third inner housing part (4c). Innengehäuse (4) nach Anspruch 5,
wobei das dritte Innengehäuseteil (4c) eine zweite Konsole (11) aufweist, auf der das erste Innengehäuseteil (4a) tragend gelagert ist.Inner housing (4) according to claim 5,
wherein the third inner housing part (4c) has a second bracket (11) on which the first inner housing part (4a) is mounted to bear. Innengehäuse (4) nach Anspruch 10,
wobei das erste Innengehäuseteil (4a) eine zweite Pratze (12) aufweist, die zum Auflegen auf die zweite Konsole (11) ausgebildet ist.Inner housing (4) according to claim 10,
wherein the first inner housing part (4a) has a second claw (12), which is designed to be placed on the second bracket (11). Innengehäuse (4) nach Anspruch 10 oder 11,
wobei die zweite Konsole (11) ein zweites Mittel (13) zur Verhinderung einer Verschiebung des ersten Innengehäuseteils (4a) gegenüber dem dritten Innengehäuseteil (4c) aufweist.Inner housing (4) according to claim 10 or 11,
wherein the second bracket (11) has a second means (13) for preventing displacement of the first inner housing part (4a) relative to the third inner housing part (4c). Innengehäuse (4) nach Anspruch 12,
wobei das zweite Mittel (13) als zweiter Vorsprung auf der zweiten Konsole (11) ausgebildet und die zweite Pratze (12) an dem zweiten Vorsprung anliegt.Inner housing (4) according to claim 12,
wherein the second means (13) formed as a second projection on the second bracket (11) and the second claw (12) abuts the second projection. Innengehäuse (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Innengehäuse (4) zum Einbau in eine Mitteldruck-Teilturbine (1) ausgebildet ist.Inner housing (4) according to one of the preceding claims,
wherein the inner housing (4) is designed for installation in a medium-pressure turbine section (1).
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