EP2546473A1 - Dampfturbinengehäuse - Google Patents

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EP2546473A1
EP2546473A1 EP11174163A EP11174163A EP2546473A1 EP 2546473 A1 EP2546473 A1 EP 2546473A1 EP 11174163 A EP11174163 A EP 11174163A EP 11174163 A EP11174163 A EP 11174163A EP 2546473 A1 EP2546473 A1 EP 2546473A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
steam turbine
webs
web
housing wall
housing
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Withdrawn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
EP11174163A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andre Gaida
Zsolt Konya
Martin Kuhn
Frank Sperla
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 EP11174163A priority Critical patent/EP2546473A1/de
Priority to EP12729476.7A priority patent/EP2699765B1/de
Priority to US14/131,477 priority patent/US9447699B2/en
Priority to PL12729476T priority patent/PL2699765T3/pl
Priority to CN201280035174.0A priority patent/CN103649473B/zh
Priority to PCT/EP2012/061264 priority patent/WO2013010727A1/de
Priority to JP2014519476A priority patent/JP5727101B2/ja
Publication of EP2546473A1 publication Critical patent/EP2546473A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F01D25/243—Flange connections; Bolting arrangements
    • 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
    • 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
    • F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • 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
    • F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like

Definitions

  • the invention relates to a steam turbine housing and a steam turbine with the steam turbine housing.
  • a generator for generating electricity is provided, which is for example driven by a fluid energy machine.
  • the fluid energy machine is a steam turbine or a gas turbine, which is used in combination with a steam turbine.
  • the power plant with the pure steam turbine drive steam power plant, DKW
  • DKW steam power plant
  • GUD gas and steam power plant
  • the steam turbine for the combined cycle power plant is characterized in that it is exposed to a high cyclic load, with a removal is not provided on the steam turbine.
  • the cyclic loading of the steam turbine is low, wherein a removal is provided on the steam turbine. Therefore, the combined cycle steam turbine is designed differently than the DKW steam turbine.
  • the inner housing is designed as a welded construction. Due to the different strength requirement and design with regard to the removal to be provided in the case of the DKW steam turbine, the inner housing for the GUD steam turbine is constructed differently than the inner housing for the DKW steam turbine. At the removal point of the inner housing for the DKW steam turbine, a stiffening pan is conventionally provided. Such a stiffening tray need not be provided in the inner housing for a combined cycle steam turbine, since the combined cycle steam turbine is not equipped with a removal.
  • the object of the invention is to provide a steam turbine housing which is suitable both for a combined cycle steam turbine and for a steam turbine DKW.
  • the steam turbine housing according to the invention has a housing wall, on the inside of a stiffening pan is mounted, which has two axially juxtaposed, circumferential and radially inwardly projecting from the housing wall inner webs, between which parallel and axially centrally extending on the inside of the housing wall, a center web is mounted , whose radially inner edge is straight, so that it meets with its longitudinal ends on the housing wall, whereby the circumferential extent of the center web is defined, wherein at the radially inner edge of the center land, this Y-forked inwards in two transitional webs, each up to extend to the adjacent inner web and pass into this, so that the inner webs outside the circumferential extent of the transitional webs are fixed directly and within the circumferential extent of the transitional webs via the transition webs and the middle web on the housing wall.
  • the stiffening tub has a high cyclic load capacity.
  • the steam turbine housing according to the invention can be used with its stiffening trough not only in a DKW steam turbine, but also in a combined cycle steam turbine in which the stiffening trough is exposed to a high cyclic load.
  • the steam turbine housing for the DKW steam turbine can be made useful by, for example, feed nozzles are attached to the steam turbine housing.
  • the feed nozzles are preferably arranged in the region of the middle web.
  • the steam housing for the production of DKW steam turbines and combined cycle steam turbines, it is possible with the steam housing according to the invention to provide a "neuter housing" which is suitable for the two steam turbine types.
  • the "neuter housing” preferably has a geometry which corresponds to a conventional GUD steam turbine housing and is equipped with the stiffening trough according to the invention.
  • the steam turbine housing can then be installed without conversion and thus directly into a combined cycle steam turbine. If the steam turbine housing is installed in a DKW steam turbine, removal nozzles corresponding to the downstream modification are to be attached to the steam turbine housing only by the downstream conversion. The downstream conversion is low compared to the effort that would be incurred if to manufacture and keep separate steam turbine housings both for the combined cycle steam turbine and for the DKW steam turbine.
  • the steam turbine housing according to the invention, there is the advantage that the steam turbine housing can be manufactured in a higher number of units, since the steam turbine housing is suitable both for the combined cycle steam turbine and for the steam turbine of the DKW type.
  • the stiffening tub is equipped with its construction according to the invention so that it can withstand the high cyclic loads in a combined cycle steam turbine.
  • the inner edge of the central web has a break point from which straight edge portions of the inner edge extend to the housing wall.
  • the inner edge of the center web preferably has a concave course at the inflection point, wherein the spread angle of the edge portions present at the inflection point is preferably between 150 ° and 155 °.
  • the tangential extension of the central web corresponds to the break point 12 times to 20 times the radial extent of the center web at the break point.
  • the radial extent of the transition webs in the inflection point preferably corresponds to three times to seven times the radial extent of the center web at the break point.
  • the ratio of the thicknesses of the transition webs to the housing wall thickness is between 0.8 to 1.2.
  • the transition webs on the inner edge of the center web preferably have an opening angle between 68 ° and 85 °.
  • the stiffening trough preferably has two axially juxtaposed, circumferential and radially inwardly projecting from the housing wall outer webs, between which parallel and axially centrally extending the inner webs are provided, wherein the outer webs are inclined to the inner webs out in the axial direction. Furthermore, it is preferred that the inner webs are inclined parallel to their adjacent outer webs in the axial direction.
  • Preferred dimensions of the steam turbine housing is a welded construction. Further, it is preferable that the steam turbine casing is a low-pressure turbine inner casing.
  • a steam turbine housing 1 has a housing wall 2. At the steam turbine housing 1, a nozzle 3 is provided. On the inside of the housing wall 2, a stiffening trough 4 is attached, which is formed circumferentially symmetrical.
  • the stiffening trough 4 has a first outer web 5 and a second outer web 6, wherein the outer webs 5, 6 form the axial boundary of the stiffening trough 4.
  • the outer webs 5, 6 are fixed to the inside of the housing wall 2 and project radially inwards into the steam turbine housing 1.
  • the stiffening trough 4 has a first inner web 7 and a second inner web 8, wherein the Inner webs extend over the circumference of the steam turbine housing 1 and are arranged between the outer webs 5, 6.
  • the inner webs 7, 8 are like the outer webs 5, 6 radially in front of the steam turbine housing 1, wherein the inner radius of the outer webs 5, 6 and the inner webs 7, 8 is the same.
  • a cylindrically formed perforated belt 9 with a plurality of holes 10 formed and extending over the circumference of the hole row is provided at the radially inner edges of the first outer web 5 and the first inner web.
  • a perforated belt 9 with a plurality of holes 10 is likewise provided on the second outer web 6 and the second inner web 8.
  • the inner webs 7, 8 are arranged at an axial distance from one another, which is bridged by a plurality of tie rods 11 arranged over the circumference.
  • the outer webs 5, 6 are arranged inclined relative to each other, seen radially inwardly, wherein the outer webs 5, 6 have a theorystegnenswinkel 12.
  • the first inner web 7 is parallel to the first outer web 5 and the second inner web 8 is arranged inclined parallel to the second outer web 6, so that the inner webs 7, 8 have an inner web inclination angle 13.
  • the outer web inclination angle 12 and the inner web inclination angle 13 are equal in magnitude.
  • the inner webs 7, 8 each have a stiffening segment 14, which has a stiffening segment angle 15, which is between 90 ° and 180 °, here 120 °. Outside the stiffening segment 14, the inner webs 7, 8 are fastened to the housing wall 2. Within the stiffening segment 14, the stiffening trough 4 has a central web 16, which is arranged centrally between the inner webs 7, 8 and is fastened on the inside to the housing wall 2 and projects radially inwards from the latter. Radially on the inside, the middle web 16 bifurcates radially inwards in a Y-shape and merges into a first transition web 21 and a second transition web 22, wherein the transition webs 21, 22 enclose a center opening angle 17. The center opening angle 17 is between 68 ° and 85 °.
  • the central web 16 has a circumferential extent and covers the center segment angle 18, which is between 30 ° and 90 °, here at 70 °.
  • the middle web 16 has a break point 35, from which a first edge section 36 and a second edge section 37 extend.
  • the center web 16 has a radially inner edge 34, which is formed by the first edge portion 36 and the second edge portion 37.
  • the edge portions 36, 37 form the radially inner boundary of the center web 16, wherein the edge portions 36, 37 are straight.
  • the edge portions 36, 37 form secants, which are arranged symmetrically about the radial direction of the break point 35.
  • the edge portions 36, 37 have in the buckling point 35 to each other a spread angle 23, which is smaller than 180 °. This results from the edge portions 36, 37 on the inner edge of the central web 16 a concave course over the circumference.
  • the middle web 16 has a center web height 19 and the edge portions 36, 37 an extent perpendicular to the radial direction of the break point 35 as a center web width 20.
  • the ratio of the center web width 20 to the center web height 19 is between 12 and 20.
  • the transition webs 21, 22 extend from the edge portions 36, 37 of the center web 16 radially inwards and inclined to the center web opening angle 17 to each other and go into the inner webs 7, 8, wherein the first transition bar 21 in the first inner web 7 and the second transition bar 22nd in the second inner web 8 passes. Seen radially at the point of inflection 35, the height of the transition webs 21, 22 is a transition web height 24, wherein the ratio of the transition web height 24 to the center web height 19 is between 4 and 8.
  • a first Shaping edge 25 is formed and of the second edge portion 37 of the transitional webs 21, 22 on the inner webs 7, 8, a second intersection edge 26 is formed.
  • the edge portions 36, 37 are formed in a straight line, the transition webs 21, 22 are plate-like, wherein the transition webs 21, 22 at the break point 35 symmetrically to the spread angle 23 have a buckling. Due to the fact that the transition webs 21, 22 merge into the inner webs 7, 8 at the intersection edges 25, 26, the intersecting edges 25, 26 are arcuate.
  • the housing wall 2 has a housing wall thickness 27 and the transition webs 21, 22 have a transition web thickness 28, wherein the ratio of the transition web thickness 28 to the housing wall thickness 27 is between 0.8 and 1.2.
  • FIG. 6 shows a conventional steam turbine housing 101 with a housing wall 102.
  • a nozzle 103 is attached at the steam turbine housing 101.
  • a stiffening trough 104 is provided radially on the inside of the housing wall 102.
  • the stiffening trough 104 has a first outer web 105, a second outer web 106, a first inner web 107 and a second inner web 108.
  • the outer webs 105, 106 and the inner webs 107, 108 are mutually parallel to the housing wall 102 circumferentially and secured to this radially inside.
  • a perforated belt 109 having a plurality of circumferential holes 110 is provided in each case.
  • the inner webs 107, 108 are arranged at an axial distance from one another, which is bridged by a plurality of tie rods 111 arranged uniformly over the circumference.
  • the Outer webs 105, 106 and the inner webs 107, 108 are arranged parallel to one another and at right angles to the housing wall 102.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Ein Dampfturbinengehäuse weist eine Gehäusewand (2) auf, an dessen Innenseite eine Versteifungswanne (4) angebracht ist, die zwei axial nebeneinander angeordnete, umlaufende und von der Gehäusewand (2) radial nach innen vorstehende Innenstege (7, 8) aufweist, zwischen denen parallel und axial mittig verlaufend an der Innenseite der Gehäusewand (2) ein Mittensteg (16) angebracht ist, dessen radial innen liegender Rand (34) gerade ist, so dass dieser mit seinen Längsenden auf die Gehäusewand trifft, wodurch die Umfangserstreckung (18) des Mittenstegs (16) definiert ist, wobei an dem radial innen liegenden Rand (34) des Mittenstegs (16) sich dieser Y-förmig nach innen in zwei Übergangsstege (21, 22) aufgabelt, die jeweils bis zum benachbarten Innensteg (7, 8) sich erstrecken und in diesen übergehen, so dass die Innenstege (7, 8) außerhalb der Umfangserstreckung (15) der Übergangsstege (21, 22) direkt sowie innerhalb der Umfangserstreckung (15) der Übergangsstege (21, 22) via die Übergangsstege (21, 22) und den Mittensteg (16) an der Gehäusewand (2) befestigt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Dampfturbinengehäuse und eine Dampfturbine mit dem Dampfturbinengehäuse.
  • In einem Kraftwerk ist ein Generator zur Stromerzeugung vorgesehen, der beispielsweise von einer Fluidenergiemaschine angetrieben ist. Die Fluidenergiemaschine ist eine Dampfturbine oder eine Gasturbine, die mit einer Dampfturbine kombiniert eingesetzt ist. Das Kraftwerk mit dem reinen Dampfturbinenantrieb (Dampfkraftwerk, DKW) wird herkömmlich für eine Grundlastauslastung eingesetzt, wohingegen ein Kraftwerk mit kombiniertem Antrieb (Gas- und Dampf-Kraftwerk, GUD) für Spitzenlasten bei Bedarf angefahren und abgefahren wird. Gemäß herkömmlichen Kraftwerksauslegungen zeichnet sich die Dampfturbine für das GUD-Kraftwerk dadurch aus, dass es einer hohen zyklischen Belastung ausgesetzt ist, wobei eine Entnahme an der Dampfturbine nicht vorgesehen ist. Im Gegensatz dazu ist in einem herkömmlichen Dampfkraftwerk die zyklische Belastung der Dampfturbine gering wobei an der Dampfturbine eine Entnahme vorgesehen ist. Daher ist die GUD-Dampfturbine entsprechend anders ausgelegt als die DKW-Dampfturbine.
  • Herkömmlich weisen die Dampfturbinen eine Niederdruckturbine auf, dessen Innengehäuse als eine Schweißkonstruktion ausgeführt ist. Aufgrund der unterschiedlichen Festigkeitsanforderung und Ausführung hinsichtlich der bei der DKW-Dampfturbine vorzusehenden Entnahme, ist das Innengehäuse für die GUD-Dampfturbine anders konstruiert als das Innengehäuse für die DKW-Dampfturbine. An der Entnahmestelle des Innengehäuses für die DKW-Dampfturbine ist herkömmlich eine Versteifungswanne vorgesehen. Eine derartige Versteifungswanne braucht in dem Innengehäuse für eine GUD-Dampfturbine nicht vorgesehen zu werden, da die GUD-Dampfturbine nicht mit einer Entnahme ausgestattet ist. Außerdem wäre ein Vorsehen der Versteifungswanne in dem Innengehäuse der GUD-Dampfturbine unvorteilhaft, da die Versteifungswanne konstruktionsbedingt nur eine geringe Wechselbeanspruchbarkeit hat, wodurch die Versteifungswanne, wenn sie in dem Innengehäuse der GUD-Dampfturbine vorgesehen werden würde, den hohen zyklischen Belastungen nicht Stand halten könnte. Somit ist für das Innengehäuse der GUD-Dampfturbine eine andere Schweißkonstruktion als für das Innengehäuse der DKW-Dampfturbine bereitgestellt. Dadurch wird bei der Fertigung von Dampfturbinen speziell das Innengehäuse für die GUD-Dampfturbine und speziell das Innengehäuse für die DKW-Dampfturbine gefertigt, wobei beide Innengehäuse bei entsprechender Lagerhaltung vorgehalten werden. Daraus ergibt sich jedoch der Nachteil, dass sowohl für die DKW-Dampfturbine als auch für die GUD-Dampfturbine eine spezielle Fertigung mit entsprechender Lagerhaltung vorzusehen ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es ein Dampfturbinengehäuse zu schaffen, das sowohl für eine GUD-Dampfturbine als auch für eine DKW-Dampfturbine geeignet ist.
  • Das erfindungsgemäße Dampfturbinengehäuse weist eine Gehäusewand auf, an dessen Innenseite eine Versteifungswanne angebracht ist, die zwei axial nebeneinander angeordnete, umlaufende und von der Gehäusewand radial nach innen vorstehende Innenstege aufweist, zwischen denen parallel und axial mittig verlaufend an der Innenseite der Gehäusewand ein Mittensteg angebracht ist, dessen radial innenliegender Rand gerade ist, so dass dieser mit seinen Längsenden auf die Gehäusewand trifft, wodurch die Umfangserstreckung des Mittenstegs definiert ist, wobei an dem radial innenliegenden Rand des Mittenstegs sich dieser Y-förmig nach innen in zwei Übergangsstege aufgabelt, die jeweils bis zum benachbarten Innensteg sich erstrecken und in diesen übergehen, so dass die Innenstege außerhalb der Umfangserstreckung der Übergangsstege direkt sowie innerhalb der Umfangserstreckung der Übergangsstege via die Übergangsstege und den Mittensteg an der Gehäusewand befestigt sind.
  • Dadurch, dass die Versteifungswanne mit dem Mittensteg erfindungsgemäß konstruiert ist, hat die Versteifungswanne eine hohe zyklische Belastbarkeit. Somit kann das erfindungsgemäße Dampfturbinengehäuse mit seiner Versteifungswanne nicht nur in einer DKW-Dampfturbine eingesetzt sein, sondern auch in einer GUD-Dampfturbine, in der die Versteifungswanne einer hohen zyklischen Belastung ausgesetzt ist. Als Folge davon ergibt sich vorteilhaft die Möglichkeit das Dampfturbinengehäuse sowohl für die DKW-Dampfturbine als auch für die GUD-Dampfturbine vorzusehen, da das Dampfturbinengehäuse für die beiden Dampfturbinentypen geeignet ist. In einem nachgelagerten Fertigungsschritt kann das Dampfturbinengehäuse für die DKW-Dampfturbine einsetzbar gemacht werden, indem beispielsweise Einspeisestutzen an das Dampfturbinengehäuse angebaut werden. Die Einspeisestutzen sind bevorzugt im Bereich des Mittenstegs angeordnet.
  • Für die Fertigung von DKW-Dampfturbinen und GUD-Dampfturbinen ist es mit dem erfindungsgemäßen Dampfgehäuse möglich ein "Neutrumgehäuse" vorzusehen, das für die beiden Dampfturbinentypen geeignet ist. Bevorzugt hat das "Neutrumgehäuse" eine Geometrie, die einem herkömmlichen GUD-Dampfturbinengehäuse entspricht, und ist mit der erfindungsgemäßen Versteifungswanne ausgestattet. Das Dampfturbinengehäuse kann dann ohne Umbau und somit direkt in eine GUD-Dampfturbine eingebaut werden. Wird das Dampfturbinengehäuse in eine DKW-Dampfturbine eingebaut, so sind lediglich durch den nachgelagerten Umbau entsprechende Entnahmestutzen an das Dampfturbinengehäuse anzubringen. Der nachgelagerte Umbau ist im Aufwand gering verglichen mit dem Aufwand, der entstehen würde, wenn sowohl für die GUD-Dampfturbine als auch für die DKW-Dampfturbine separate Dampfturbinengehäuse zu fertigen und bereitgehalten werden. Außerdem besteht mit dem erfindungsgemäßen Dampfturbinengehäuse der Vorteil, dass das Dampfturbinengehäuse in einer höheren Stückzahl gefertigt werden kann, da das Dampfturbinengehäuse sowohl für die GUD-Dampfturbine als auch für die DKW-Dampfturbine geeignet ist. Die Versteifungswanne ist mit ihrer erfindungsgemäßen Konstruktion so ausgestattet, dass sie den hohen zyklischen Belastungen in einer GUD-Dampfturbine Stand halten kann.
  • Es ist bevorzugt, dass der innenliegende Rand des Mittenstegs einen Knickpunkt aufweist, von dem sich gerade Randabschnitte des innenliegenden Rands bis zur Gehäusewand hin erstrecken. Der innenliegende Rand des Mittenstegs hat bevorzugt an dem Knickpunkt einen konkaven Verlauf, wobei der an dem Knickpunkt vorliegende Spreizungswinkel der Randabschnitte bevorzugt zwischen 150° und 155° beträgt.
  • Bevorzugtermaßen entspricht die Tangentialerstreckung des Mittenstegs vom Knickpunkt 12mal bis 20mal der Radialerstreckung des Mittenstegs am Knickpunkt. Die Radialerstreckung der Übergangsstege im Knickpunkt entspricht bevorzugt dreimal bis siebenmal der Radialerstreckung des Mittenstegs am Knickpunkt. Ferner ist es bevorzugt, dass das Verhältnis der Dicken der Übergangsstege zur Gehäusewanddicke zwischen 0,8 bis 1,2 beträgt. Die Übergangsstege am innenliegenden Rand des Mittenstegs haben bevorzugt einen Öffnungswinkel zwischen 68° und 85°.
  • Die Versteifungswanne weist bevorzugtermaßen zwei axial nebeneinander angeordnete, umlaufende und von der Gehäusewand radial nach innen vorstehende Außenstege auf, zwischen denen parallel und axial mittig verlaufend die Innenstege vorgesehen sind, wobei die Außenstege zu den Innenstegen hin in Axialrichtung geneigt sind. Ferner ist es bevorzugt, dass die Innenstege parallel zu ihren benachbarten Außenstegen in Axialrichtung geneigt sind.
  • Bevorzugtermaßen ist das Dampfturbinengehäuse eine Schweißkonstruktion. Ferner ist es bevorzugt, dass das Dampfturbinengehäuse ein Niederdruck-Turbineninnengehäuse ist.
  • Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dampfturbinengehäuses anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    einen Längsschnitt A-A aus Figur 2 der Ausfüh-rungsform des erfindungsgemäßen Dampfturbinen-gehäuses,
    Figur 2
    einen Querschnitt B―B aus Figur 1 der Ausfüh-rungsform des erfindungsgemäßen Dampfturbinen-gehäuses,
    Figuren 3, 4
    dreidimensionale Schnittansichten eines DKW-Dampfturbinengehäuses gebildet von der Ausfüh-rungsform des erfindungsgemäßen Dampfturbinen-gehäuses,
    Figur 5
    eine dreidimensionale Schnittansicht der Aus-führungsform des erfindungsgemäßen Dampfturbi-nengehäuses und
    Figur 6
    eine dreidimensionale Schnittansicht eines herkömmlichen Dampfturbinengehäuses.
  • Wie es aus Figuren 1 bis 5 ersichtlich ist, weist ein Dampfturbinengehäuse 1 eine Gehäusewand 2 auf. An dem Dampfturbinengehäuse 1 ist ein Stutzen 3 vorgesehen. An der Innenseite der Gehäusewand 2 ist eine Versteifungswanne 4 angebaut, die umfangssymmetrisch ausgebildet ist.
  • Die Versteifungswanne 4 weist einen ersten Außensteg 5 und einen zweiten Außensteg 6 auf, wobei die Außenstege 5, 6 die axiale Begrenzung der Versteifungswanne 4 bilden. Die Außenstege 5, 6 sind an der Innenseite der Gehäusewand 2 befestigt und stehen nach innen in das Dampfturbinengehäuse 1 hinein radial vor. Ferner weist die Versteifungswanne 4 einen ersten Innensteg 7 und einen zweiten Innensteg 8 auf, wobei die Innenstege über den Umfang des Dampfturbinengehäuses 1 sich erstrecken und zwischen den Außenstegen 5, 6 angeordnet sind. Die Innenstege 7, 8 stehen wie die Außenstege 5, 6 radial innen in das Dampfturbinengehäuse 1 vor, wobei der Innenradius der Außenstege 5, 6 und der Innenstege 7, 8 gleich ist. Zwischen dem ersten Außensteg 5 und dem ersten Innensteg 7 ist an den radial innenliegenden Rändern des ersten Außenstegs 5 und des ersten Innenstegs 7 ein zylindrisch ausgebildetes Lochband 9 mit einer von einer Mehrzahl an Löchern 10 gebildeten und über den Umfang verlaufenden Lochreihe vorgesehen. In analoger Weise ist an dem zweiten Außensteg 6 und dem zweiten Innensteg 8 ebenfalls ein Lochband 9 mit einer Mehrzahl an Löchern 10 vorgesehen. Die Innenstege 7, 8 sind im Axialabstand zueinander angeordnet, der von einer Mehrzahl über den Umfang angeordneten Zugankern 11 überbrückt ist.
  • Die Außenstege 5, 6 sind radial nach innen gesehen zueinander geneigt angeordnet, wobei die Außenstege 5, 6 einen Außenstegneigungswinkel 12 haben. Der erste Innensteg 7 ist parallel zum ersten Außensteg 5 und der zweite Innensteg 8 ist parallel zum zweiten Außensteg 6 geneigt angeordnet, so dass die Innenstege 7, 8 einen Innenstegneigungswinkel 13 haben. Dadurch sind die Außenstegneigungswinkel 12 und die Innenstegneigungswinkel 13 in ihren Beträgen gleich groß.
  • Die Innenstege 7, 8 weisen jeweils ein Versteifungssegment 14 auf, das einen Versteifungssegmentwinkel 15 hat, der zwischen 90° und 180° liegt, hier 120°. Außerhalb des Versteifungssegments 14 sind die Innenstege 7, 8 an der Gehäusewand 2 befestigt. Innerhalb des Versteifungssegments 14 weist die Versteifungswanne 4 einen Mittensteg 16 auf, der mittig zwischen den Innenstegen 7, 8 angeordnet ist und innenseitig an der Gehäusewand 2 befestigt ist und von dieser radial nach innen vorsteht. Radial innenseitig gabelt sich der Mittensteg 16 radial nach innen Y-förmig auf und geht in einem ersten Übergangssteg 21 und einem zweiten Übergangssteg 22 über, wobei die Übergangsstege 21, 22 einen Mittenöffnungswinkel 17 einschließen. Der Mittenöffnungswinkel 17 beträgt zwischen 68° und 85°.
  • Der Mittensteg 16 hat eine Umfangserstreckung und überstreicht den Mittensegmentwinkel 18, der zwischen 30° und 90° liegt, hier bei 70°.
  • Mittig weist der Mittensteg 16 einen Knickpunkt 35 auf, von dem ein erster Randabschnitt 36 und ein zweiter Randabschnitt 37 sich erstrecken. Der Mittensteg 16 weist einen radial innenliegenden Rand 34 auf, der von dem ersten Randabschnitt 36 und dem zweiten Randabschnitt 37 gebildet ist. Die Randabschnitte 36, 37 bilden die radial innenliegende Begrenzung des Mittenstegs 16, wobei die Randabschnitte 36, 37 gerade verlaufend sind. Die Randabschnitte 36, 37 bilden Sekanten, die symmetrisch um die Radialrichtung des Knickpunkts 35 angeordnet sind. Die Randabschnitte 36, 37 haben im Knickpunkt 35 zueinander einen Spreizwinkel 23, der kleiner als 180° ist. Dadurch ergibt sich von den Randabschnitten 36, 37 an dem Innenrand des Mittenstegs 16 ein konkaver Verlauf über den Umfang. Am Knickpunkt 35 hat der Mittensteg 16 ein Mittensteghöhe 19 und die Randabschnitte 36, 37 eine Erstreckung senkrecht zur Radialrichtung des Knickpunkts 35 als eine Mittenstegbreite 20. Das Verhältnis der Mittenstegbreite 20 zur Mittensteghöhe 19 beträgt zwischen 12 und 20.
  • Die Übergangsstege 21, 22 verlaufen von den Randabschnitten 36, 37 des Mittenstegs 16 radial nach innen und um den Mittenstegöffnungswinkel 17 zueinander geneigt und gehen in die Innenstege 7, 8 über, wobei der erste Übergangssteg 21 in den ersten Innensteg 7 und der zweite Übergangssteg 22 in den zweiten Innensteg 8 übergeht. Am Knickpunkt 35 radial innen gesehen beträgt die Höhe der Übergangsstege 21, 22 eine Übergangsteghöhe 24, wobei das Verhältnis von der Übergangssteg-höhe 24 zu der Mittensteghöhe 19 zwischen 4 und 8 beträgt.
  • Radial innen von dem ersten Randabschnitt 36 ist von den Übergangsstegen 21, 22 an den Innenstegen 7, 8 eine erste Verschneidungskante 25 ausgebildet und von dem zweiten Randabschnitt 37 ist von den Übergangsstegen 21, 22 an den Innenstegen 7, 8 eine zweite Verschneidungskante 26 ausgebildet. Dadurch, dass die Randabschnitte 36, 37 geradlinig ausgebildet sind, sind die Übergangsstege 21, 22 plattenartig ausgebildet, wobei die Übergangsstege 21, 22 am Knickpunkt 35 symmetrisch zum Spreizungswinkel 23 eine Knickung haben. Dadurch, dass die Übergangsstege 21, 22 an den Verschneidungskanten 25, 26 in die Innenstege 7, 8 übergehen, ergeben sich die Verschneidungskanten 25, 26 bogenförmig.
  • Die Gehäusewand 2 hat eine Gehäusewanddicke 27 und die Übergangsstege 21, 22 haben eine Übergangsstegdicke 28, wobei das Verhältnis der Übergangsstegdicke 28 zu der Gehäusewanddicke 27 zwischen 0,8 und 1,2 liegt.
  • In Figuren 3 und 4 ist das Dampfturbinengehäuse 1 mit nachträglich angebauten Entnahmestutzen 29 bis 32 gezeigt. Für den radial außerhalb des Mittenstegs 16 angebrachten dritten Entnahmestutzen 31 ist an den Mittensteg 16 eine Mittenstegaussparung 33 vorgesehen.
  • Figur 6 zeigt ein herkömmliches Dampfturbinengehäuse 101 mit einer Gehäusewand 102. An dem Dampfturbinengehäuse 101 ist ein Stutzen 103 angebracht. In dem Dampfturbinengehäuse 101 ist radial innenseitig an der Gehäusewand 102 eine Versteifungswanne 104 vorgesehen. Die Versteifungswanne 104 weist einen ersten Außensteg 105, einen zweiten Außensteg 106, einen ersten Innensteg 107 und einen zweiten Innensteg 108 auf. Die Außenstege 105, 106 und die Innenstege 107, 108 sind zueinander parallel an der Gehäusewand 102 umlaufend und an dieser radial innenseitig befestigt. Zwischen dem ersten Außensteg 105 und dem ersten Innensteg 107 und dem zweiten Außensteg 106 und dem zweiten Innensteg 108 ist jeweils ein Lochband 109 mit einer Mehrzahl umlaufenden Löchern 110 vorgesehen. Die Innenstege 107, 108 sind im Axialabstand zueinander angeordnet, der von einer Mehrzahl an gleichmäßig über den Umfang angeordneten Zugankern 111 überbrückt ist. Die Außenstege 105, 106 und die Innenstege 107, 108 sind zueinander parallel und im rechten Winkel zu der Gehäusewand 102 angeordnet.

Claims (12)

  1. Dampfturbinengehäuse mit einer Gehäusewand (2),
    an dessen Innenseite eine Versteifungswanne (4) angebracht ist, die zwei axial nebeneinander angeordnete, umlaufende und von der Gehäusewand (2) radial nach innen vorstehende Innenstege (7, 8) aufweist, zwischen denen parallel und axial mittig verlaufend an der Innenseite der Gehäusewand (2) ein Mittensteg (16) angebracht ist,
    dessen radial innenliegender Rand (34) gerade ist, so dass dieser mit seinen Längsenden auf die Gehäusewand trifft, wodurch die Umfangserstreckung (18) des Mittenstegs (16) definiert ist,
    wobei an dem radial innen liegenden Rand (34) des Mittenstegs (16) sich dieser Y-förmig nach innen in zwei Übergangsstege (21, 22) aufgabelt, die jeweils bis zum benachbarten Innensteg (7, 8) sich erstrecken und in diesen übergehen,
    so dass die Innenstege (7, 8) außerhalb der Umfangserstreckung (15) der Übergangsstege (21, 22) direkt sowie innerhalb der Umfangserstreckung (15) der Übergangsstege (21, 22) via die Übergangsstege (21, 22) und den Mittensteg (16) an der Gehäusewand (2) befestigt sind.
  2. Dampfturbinengehäuse gemäß Anspruch 1,
    wobei der innenliegende Rand (34) des Mittenstegs (16) einen Knickpunkt (35) aufweist, von dem sich gerade Randabschnitte (36, 37) des innen liegenden Rands (34) bis zur Gehäusewand (2) hin erstrecken.
  3. Dampfturbinengehäuse gemäß Anspruch 2,
    wobei der innenliegende Rand (34) des Mittenstegs (16) an dem Knickpunkt (35) einen konkaven Verlauf hat.
  4. Dampfturbinengehäuse gemäß Anspruch 3,
    wobei der an dem Knickpunkt (35) vorliegende Spreizungswinkel (23) der Randabschnitte (36, 37) zwischen 150° und 155° beträgt.
  5. Dampfturbinengehäuse gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Tangentialerstreckung (20) des Mittenstegs (16) vom Knickpunkt (35) 12mal bis 20mal der Radialerstreckung (19) des Mittenstegs (16) am Knickpunkt (35) entspricht.
  6. Dampfturbinengehäuse gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Radialstreckung (24) der Übergangsstege (21, 22) (16) im Knickpunkt (35) dreimal bis siebenmal der Radialerstreckung (19) des Mittenstegs (16) am Knickpunkt (35) entspricht.
  7. Dampfturbinengehäuse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Verhältnis der Dicken (28) der Übergangsstege (21, 22) zur Gehäusewanddicke (27) zwischen 0,8 bis 1,2 beträgt.
  8. Dampfturbinengehäuse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Übergangsstege (21, 22) am innen liegenden Rand (34) des Mittenstegs (16) einen Öffnungswinkel (17) zwischen 68° und 85° haben.
  9. Dampfturbinengehäuse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Versteifungswanne (4) zwei axial nebeneinander angeordnete, umlaufende und von der Gehäusewand (2) radial nach innen vorstehende Außenstege (5, 6) aufweist, zwischen denen parallel und axial mittig verlaufend die Innenstege (7, 8) vorgesehen sind,
    wobei die Außenstege (5, 6) zu den Innenstegen (7, 8) hin in Axialrichtung geneigt sind.
  10. Dampfturbinengehäuse gemäß Anspruch 9,
    wobei die Innenstege (7, 8) parallel zu ihren benachbarten Außenstegen (5, 6) in Axialrichtung geneigt sind.
  11. Dampfturbine mit einem Dampfturbinengehäuse gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10,
    wobei das Dampfturbinengehäuse (1) eine Schweißkonstruktion ist.
  12. Dampfturbine gemäß Anspruch 11,
    wobei das Dampfturbinengehäuse (1) ein Niederdruck-Turbineninnengehäuse ist.
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