EP2802748A1 - Schraubenkühlung für eine strömungsmaschine - Google Patents

Schraubenkühlung für eine strömungsmaschine

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EP2802748A1 EP13713767.5A EP13713767A EP2802748A1 EP 2802748 A1 EP2802748 A1 EP 2802748A1 EP 13713767 A EP13713767 A EP 13713767A EP 2802748 A1 EP2802748 A1 EP 2802748A1
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cooling
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channel
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    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/31—Retaining bolts or nuts

Definitions

  • the invention relates to a turbomachine comprising a housing comprising an upper housing part, a lower housing part and a flow channel arranged in the housing, wherein the Strö ⁇ flow channel has a Strömungskanalabdampf syndromem, wherein the housing part via screws ver ⁇ bindable to the lower housing part, wherein the screw is designed as a stud and a cooling channel formed along the axial direction of the stud, the cooling passage having a cooling passage inlet and a cooling passage outlet.
  • steam turbines In steam power plants, steam turbines are used, which apply an electrical output of up to 1,600 megawatts Kings ⁇ nen. For thermodynamic reasons, a steam turbine is divided into so-called sub-turbines, which have a common shaft.
  • the high-pressure turbine part comprises a réellege ⁇ housing, which consists of an upper part and a lower part and is held together by means of screw connections. Due to the high temperatures and the temporal behavior of the temperature change, time- and temperature-dependent relaxations occur. As a result, it is possible that the tension of the housing and thus the tightness during operation diminishes, which can lead to leakage and is accompanied by a loss of efficiency.
  • a turbomachine umfas ⁇ send a housing of an upper housing part, a housing ⁇ lower part and, disposed in the housing flow channel, said flow channel having a Strömungskanalabdampf syndromem, wherein the upper housing part by means of screws with the Ge ⁇ koruseunterteil is connectable, said screw is designed as a pin ⁇ screw and has a trained along the axial direction of the stud screw cooling channel where ⁇ at the cooling channel has a cooling duct inlet and adekanal- outlet, wherein the cooling duct inlet is Strömungstech ⁇ nisch connected to the flow channel, thedekanalauslass aerodynamically is connected to the Strömungskanalab ⁇ steam room.
  • the invention proposes to use a known cooling hole in the stud bolts used for the screw, which is supplied on the one hand with a vapor located in the flow channel and on the other hand ⁇ connected via adekanalauslass with the Strömungskanalab ⁇ steam room.
  • the steam from the flow channel has a higher pressure than the steam in Strömungskanalabdampfhoffm so that a forced flow through the cooling channel in the stud has resulted, resulting in a kuh ⁇ ment of the screw as a whole.
  • the stud bolt comprises a nut, wherein the nut comprises cooling channel slots, which fluidly connects the cooling passage with the flow channel evaporation chamber.
  • the lower housing part has a bore which connects the cooling channel inlet with the Strö mungskanal.
  • This bore can be performed in an axial direction of the upper and lower housing upper part. It is important that at a suitable location, the bore has a flow ⁇ technical connection that provides the appropriate steam for the cooling steam.
  • FIG. 2 upper housing part FIG. 3 lower housing part
  • FIG. 4 shows a plan view of a nut according to the invention
  • Figure 5 is a schematic side view of the housing upper ⁇ part and the lower housing part.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a partial view ei Nes housing upper part 1 and a lower housing part 2.
  • the Ge housing upper part 1 and the lower housing part 2 together a housing which is used in a turbomachine, not shown.
  • a flow channel is angeord ⁇ net (not shown).
  • blades and vanes are arranged, which convert the thermal energy Ener ⁇ a vapor into rotational energy of a rotor.
  • the upper housing part 1 and the lower housing part 2 are connected to one another via screws 3.
  • the screw 3 is designed as a stud, which means that the screw has by no 3 nen screw head, but a Ge ⁇ threaded at both ends.
  • a cooling channel 4 is formed, which is connected to a cooling channel inlet 5 and a cooling channel outlet 6 on the one hand.
  • a steam flowing in the cooling channel inlet 5 will flow through the cooling channel 4 in the axial direction through the stud bolt and thereby cool the stud.
  • the cooling steam enters the cooling channel outlet 6.
  • a slot 8 is arranged in the nut 7, through which the steam can flow into the cooling channel outlet 6.
  • Thedekanalauslass 6 is fluidly connected via a first fluid ⁇ technical connection 9 with the Strömungskanalabdampf syndromem (not shown in detail).
  • Thedekanalauslass 6 is fluidically connected via a between the stud and the housing, in particular hous ⁇ seoberteil 1 arranged screw cooling channel 14 with the flow channel evacuation chamber.
  • the channel inlet is connected to the flow channel via a second fluidic connection 10, expediently a fluidic connection after a blade stage is realized, in which the steam parameters are ideal for adeka ⁇ nalnikank.
  • FIG. 3 shows the housing lower part 2 with the second fluidic connection 10 and the cooling channel inlet 5.
  • FIG. 4 shows the nut 7 of the screw 3.
  • the nut 7 has at least one slot 8 in the region of the thread 11, through which the cooling steam can flow.
  • FIG. 5 shows a side view in the axial direction 12 of the turbomachine. The arrangement of the flow channel 13 as well as the cooling channel inlet 5 and the cooling channel outlet 6 and the first fluidic connection 9 and the second fluidic connection 10 can be seen in FIG.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine umfassend ein Gehäuse aus einem Gehäuseoberteil (1) und einem Gehäuseunterteil (2), wobei das Gehäuseoberteil (1) über eine Stiftschraube (3) mit dem Gehäuseunterteil (2) verbunden ist und einen Kühlkanal (4) aufweist, der einerseits mit dem Strömungskanal (13) mit einem Dampf höheren Drucks verbunden ist und andererseits mit einem Kühlkanalauslass (6), der mit dem Abdampfraum verbunden ist, ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Schraubenkühlung für eine Strömungsmaschine
Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine umfassend ein Gehäuse aus einem Gehäuseoberteil, einem Gehäuseunterteil und einem im Gehäuse angeordneten Strömungskanal, wobei der Strö¬ mungskanal einen Strömungskanalabdampfräum aufweist, wobei das Gehäuseteil über Schrauben mit dem Gehäuseunterteil ver¬ bindbar ist, wobei die Schraube als Stiftschraube ausgebildet ist und einen entlang der axialen Richtung der Stiftschraube ausgebildeten Kühlkanal aufweist, wobei der Kühlkanal einen Kühlkanaleinlass und einen Kühlkanalauslass aufweist.
In Dampfkraftwerken werden Dampfturbinen eingesetzt, die eine elektrische Leistung von bis zu 1600 Megawatt aufbringen kön¬ nen. Aus thermodynamischen Gründen wird eine Dampfturbine in sogenannte Teilturbinen aufgeteilt, die eine gemeinsame Welle aufweisen.
In der Regel umfasst die Hochdruck-Teilturbine ein Innenge¬ häuse, das aus einem Oberteil und aus einem Unterteil besteht und mittels Schraubenverbindungen zusammengehalten ist. In- folge der hohen Temperaturen und des zeitlichen Verhalten der Temperaturänderung entstehen zeit- und temperaturabhängige Relaxationen. Dadurch kann es sein, dass die Verspannung des Gehäuses und somit die Dichtheit während des Betriebs nach- lässt, was zu einer Leckage führen kann und mit einem Wir- kungsgradverlust einhergeht.
Wünschenswert wäre es daher, eine möglichst für alle Dampf¬ parameter stabile Verspannung zu haben. Dies kann durch ein verbessertes Design oder durch bessere, allerdings teurere Schraubenwerkstoffe ermöglicht werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Ver- schraubung anzugeben, die bei verschiedenen Dampfparametern eine gute Verspannung aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Strömungsmaschine umfas¬ send ein Gehäuse aus einem Gehäuseoberteil, einem Gehäuse¬ unterteil und einem im Gehäuse angeordneten Strömungskanal, wobei der Strömungskanal einen Strömungskanalabdampfräum aufweist, wobei das Gehäuseoberteil über Schrauben mit dem Ge¬ häuseunterteil verbindbar ist, wobei die Schraube als Stift¬ schraube ausgebildet ist und einen entlang der axialen Richtung der Stiftschraube ausgebildeten Kühlkanal aufweist, wo¬ bei der Kühlkanal einen Kühlkanaleinlass und einen Kühlkanal- auslass aufweist, wobei der Kühlkanaleinlass strömungstech¬ nisch mit dem Strömungskanal verbunden ist, wobei der Kühl- kanalauslass strömungstechnisch mit dem Strömungskanalab¬ dampfräum verbunden ist.
Somit wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei den für die Verschraubung verwendeten Stiftschrauben eine an sich bekannte Kühlbohrung zu verwenden, die einerseits mit einem im Strömungskanal befindlichen Dampf versorgt wird und anderer¬ seits über einen Kühlkanalauslass mit dem Strömungskanalab¬ dampfräum verbunden ist. Der Dampf aus dem Strömungskanal weist einen höheren Druck auf als der Dampf im Strömungskanalabdampfräum, so dass eine Zwangsströmung durch den Kühlkanal in der Stiftschraube zur Folge hat, was zu einer Küh¬ lung der Schraube insgesamt führt.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben .
So umfasst in einer ersten vorteilhaften Weiterbildung die Stiftschraube eine Mutter, wobei die Mutter Kühlkanalschlitze umfasst, die den Kühlkanal mit dem Strömungskanalabdampfräum strömungstechnisch verbindet. Somit wird also vorgeschlagen, in die Mutter Schlitze einzu¬ arbeiten, die den durch den Kühlkanal in die Schraube strö¬ menden Kühldampf umlenkt und zu dem Strömungskanalauslass , der mit dem Strömungskanalabdampfräum verbunden ist, verbindet. Dadurch kann an sich kein Kühldampf austreten, was zu einer Verbesserung der Dichtheit führt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Gehäuseunterteil eine Bohrung auf, die den Kühlkanaleinlass mit dem Strö mungskanal verbindet.
Diese Bohrung kann in einer axialen Richtung des Gehäuseober teils und -Unterteils ausgeführt werden. Wichtig ist dabei, dass an einer geeigneten Stelle die Bohrung eine strömungs¬ technische Verbindung aufweist, die den geeigneten Dampf für den Kühldampf liefert.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels nun nä¬ her erläutert.
Es zeigen
Figur 1 einen Teilausschnitt einer erfindungsgemäßen Ver- schraubung,
Figur 2 Gehäuseoberteil, Figur 3 Gehäuseunterteil,
Figur 4 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Mutter,
Figur 5 eine schematische Seitenansicht des Gehäuseober¬ teils und des Gehäuseunterteils.
Die Figur 1 zeigt in schematischer Weise eine Teilansicht ei nes Gehäuseoberteils 1 und eines Gehäuseunterteils 2. Das Ge häuseoberteil 1 und das Gehäuseunterteil 2 bilden gemeinsam ein Gehäuse, das in einer nicht näher dargestellten Strömungsmaschine zum Einsatz kommt. Zwischen dem Gehäuseoberteil 1 und dem Gehäuseunterteil 2 ist ein Strömungskanal angeord¬ net (nicht näher dargestellt) . In diesem Strömungskanal sind Lauf- und Leitschaufeln angeordnet, die die thermische Ener¬ gie eines Dampfes in Rotationsenergie eines Rotors umwandeln. Das Gehäuseoberteil 1 und das Gehäuseunterteil 2 werden über Schrauben 3 miteinander verbunden. Dazu ist die Schraube 3 als Stiftschraube ausgebildet, d. h. dass die Schraube 3 kei- nen Schraubenkopf aufweist, sondern an beiden Enden ein Ge¬ winde. Entlang der axialen Richtung der Stiftschraube ist ein Kühlkanal 4 ausgebildet, der zum einen mit einem Kühl- kanaleinlass 5 und einem Kühlkanalauslass 6 verbunden ist. Somit wird ein im Kühlkanaleinlass 5 einströmender Dampf durch den Kühlkanal 4 in axialer Richtung durch die Stiftschraube strömen und dabei die Stiftschraube abkühlen.
Schließlich gelangt der Kühldampf in den Kühlkanalauslass 6. Damit der Kühldampf aus dem Kühlkanal 4 in den Kühlkanalaus¬ lass 6 strömen kann, ist in der Mutter 7 ein Schlitz 8 angeordnet, durch den der Dampf in den Kühlkanalauslass 6 strömen kann. Der Kühlkanalauslass 6 ist über eine erste strömungs¬ technische Verbindung 9 mit dem Strömungskanalabdampfräum (nicht näher dargestellt) strömungstechnisch verbunden.
Der Kühlkanalauslass 6 ist strömungstechnisch über einen zwischen der Stiftschraube und dem Gehäuse, insbesondere Gehäu¬ seoberteil 1 angeordneten Schraubenkühlkanal 14 mit dem Strö- mungskanalabdampfräum verbunden.
In ähnlicher Weise ist, wie in Figur 3 dargestellt, der Ka- naleinlass über eine zweite strömungstechnische Verbindung 10 mit dem Strömungskanal verbunden, wobei zweckdienlicherweise eine strömungstechnische Verbindung nach einer Schaufelstufe realisiert wird, bei der die Dampfparameter für einen Kühlka¬ nalkreislauf ideal sind.
Die Figur 2 zeigt das Gehäuseoberteil 1 mit dem Kühlkanalaus- lass 6 und der ersten strömungstechnischen Verbindung 9.
Die Figur 3 zeigt das Gehäuseunterteil 2 mit der zweiten strömungstechnischen Verbindung 10 und dem Kühlkanaleinlass 5.
Die Figur 4 zeigt die Mutter 7 der Schraube 3. Die Mutter 7 weist im Bereich des Gewindes 11 zumindest einen Schlitz 8 auf, durch den der Kühldampf strömen kann. Die Figur 5 zeigt eine Seitenansicht in axialer Richtung 12 der Strömungsmaschine. Die Anordnung des Strömungskanals 13 sowie der Kühlkanaleinlass 5 sowie der Kühlkanalauslass 6 und die erste strömungstechnische Verbindung 9 und die zweite strömungstechnische Verbindung 10 sind in der Figur 5 zu er- kennen.

Claims

Patentansprüche
1. Strömungsmaschine umfassend ein Gehäuse aus
einem Gehäuseoberteil (1),
einem Gehäuseunterteil (2) und einem im Gehäuse angeordne¬ ten Strömungskanal (13),
wobei der Strömungskanal (13) einen Strömungskanalabdampf- räum aufweist,
wobei das Gehäuseoberteil (1) über Schrauben (3) mit dem Gehäuseunterteil (2) verbindbar ist,
wobei die Schraube (3) als Stiftschraube ausgebildet ist und einen entlang der axialen Richtung der Stiftschraube ausgebildeten Kühlkanal (4) aufweist,
wobei der Kühlkanal (4) einen Kühlkanaleinlass (5) und ei¬ nen Kühlkanalauslass (6) aufweist,
wobei der Kühlkanaleinlass (5) strömungstechnisch mit dem Strömungskanal (13) verbunden ist,
wobei der Kühlkanalauslass (6) strömungstechnisch über ei- nen zwischen der Stiftschraube und dem Gehäuse angeordneten
Schraubenkühlkanal (14) mit dem Strömungskanalabdampfräum verbunden ist.
2. Strömungsmaschine nach Anspruch 1,
wobei die Stiftschraube eine Mutter (7) umfasst,
wobei die Mutter (7) Kühlkanalschlitze (8) umfasst, die den Kühlkanal (4) mit dem Strömungskanalabdampfräum strömungstechnisch verbindet.
3. Strömungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
wobei das Gehäuseunterteil (2) eine Bohrung aufweist, die den Kühlkanaleinlass (5) mit dem Strömungskanal (13) ver- bindet.
4. Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Kühlkanaleinlass (5) im Gehäuseunterteil (2) an¬ geordnet ist.
5. Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che,
wobei der Kühlkanalauslass (6) im Gehäuseoberteil (1) ange¬ ordnet ist.
6. Strömungsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che,
wobei die Strömungsmaschine als Dampfturbine ausgebildet ist .
EP13713767.5A 2012-03-27 2013-03-18 Strömungsmaschine mit schraubenkühlung Not-in-force EP2802748B1 (de)

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