EP2975223A1 - Verstellbarer düsenring, herstellungsverfahren und dampfturbine - Google Patents

Verstellbarer düsenring, herstellungsverfahren und dampfturbine Download PDF

Info

Publication number
EP2975223A1
EP2975223A1 EP15167577.4A EP15167577A EP2975223A1 EP 2975223 A1 EP2975223 A1 EP 2975223A1 EP 15167577 A EP15167577 A EP 15167577A EP 2975223 A1 EP2975223 A1 EP 2975223A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blade
adjusting element
adjusting
nozzle ring
base body
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Withdrawn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
EP15167577.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Geist
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
Publication of EP2975223A1 publication Critical patent/EP2975223A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/148—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of rotatable members, e.g. butterfly valves
    • 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
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • 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
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
    • 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
    • F05D2230/10—Manufacture by removing material
    • F05D2230/12—Manufacture by removing material by spark erosion methods

Definitions

  • the present invention relates to an adjustable nozzle ring device for a steam turbine. Furthermore, the present invention relates to a method for producing a nozzle ring device for a steam turbine.
  • Steam turbines such as turbines for conventional steam power plants, turbines for combined gas-fired power plants or turbines for nuclear power plants, are heat engines with rotating running parts and static guide parts. Due to the flow of the working fluid impinging on the blades of the rotating mover, the energy of the working fluid is converted into mechanical work.
  • a so-called nozzle ring is arranged in steam turbines before the first rotating stage, whose task is to regulate the steam mass flow, which meets the first rotating stage. This is achieved by dividing the blades of the nozzle ring into nozzle groups. Each nozzle group is regulated via respective external valves. If a different amount of live steam is required, one or more nozzle groups can be switched on or off.
  • control valves are housed in so-called valve housings or valve boxes above or next to the turbine housing.
  • the control valves are connected to the inflow of the nozzle ring via welded pipes and elbows.
  • the power control thus takes place in today's steam turbines via external valves.
  • This nozzle groups can be switched on and switched off.
  • the amount of working fluid, the just requested, turbine power is adjusted.
  • valves For above-described arrangement of the valves, sufficient space must be provided. Furthermore, the cast housings of the valves, pipes and flanges must often be made of high quality material.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a conventional nozzle ring device according to the prior art.
  • a conventional nozzle ring device is also arranged in a housing 450.
  • the conventional nozzle ring apparatus is divided into a first nozzle ring portion 504, a second nozzle ring portion 514, a third nozzle ring portion 524, and a fourth nozzle ring portion 534.
  • Each of the four nozzle ring sections 504, 514, 524 and 534 is connected to common piping via piping 503, 513, 523 and 533 and respective control valves 502, 512, 522 and 532, respectively.
  • a nozzle ring device for a steam turbine which has a nozzle ring device, and by a method for producing a nozzle ring device according to the independent claims.
  • a nozzle ring apparatus for a steam turbine.
  • the nozzle ring device has a carrier ring, a first blade and a second blade.
  • the carrier ring extends along a circumferential direction.
  • the first vane is disposed on the carrier ring and extends from the carrier ring along a radial direction.
  • the second blade is disposed on the support ring and extends from the support ring in the radial direction.
  • the second vane is spaced from the first vane along the circumferential direction such that a flow channel, also referred to as a nozzle channel, is provided between the first vane and the second vane.
  • At least the first blade has a first base body and a first adjusting element.
  • the first adjusting element is adjustably arranged relative to the first base body such that a blade distance between the first adjusting element and the second blade is variable.
  • the circumferential direction is that direction which runs around the axis of rotation of the steam turbine.
  • the axis of rotation runs along an axial direction.
  • the carrier ring is an annular ring element, which serves as a carrier structure of the blades.
  • the support ring may thus be a radially inner support ring, from which the blades protrude radially outward or be an outboard support ring, from which the blades project radially inwardly.
  • the flow channel is the distance between two adjacently arranged blades.
  • the flow channel is also referred to as a nozzle.
  • Through the flow channel flows Working fluid in the first runner, which is arranged along the axis of rotation downstream relative to the nozzle ring device.
  • the portion of a blade is referred to, which is rigidly connected to the carrier ring. It can be rigidly connected to each other that blade and carrier ring are integrally formed, but also that blade and carrier ring, for example, positively or non-positively connected to each other, so that at the transition point between the base body and the carrier ring no relative movement of the element body relative to the element Carrier ring is possible.
  • the portion of the blade which is adjustable relative to the base body and thus also relative to the support ring.
  • the adjusting element is designed such that the adjusting element extends along the entire radial extent of the flow channel.
  • the adjustment member may have a radially extending flow edge which extends along the entire radial length of a region (e.g., the first portion described below) of the first blade, which region forms the flow channel.
  • the clearance between the first adjusting element (or the above-described radially extending flow edge) and the second blade is regarded as the blade spacing.
  • each individual flow channel of the nozzle ring device ie each individual nozzle between two adjacent blades, can be adjusted by means of the adjusting element. Accordingly, it is possible to dispense with external valves which require a large installation space.
  • an efficient control of a nozzle ring device can be provided, since, for example, installation space can be reduced.
  • weight and corresponding material costs can be saved by reducing the components, such as the external valves, pipes and flanges.
  • the flow cross-section of the nozzle or the flow channel is controlled, so that less flow deflection within the conventional piping between the nozzle groups and the conventional valves lying are necessary. This also increases the efficiency of the concept according to the present invention.
  • the inventive nozzle ring device also allow adjustment of the blade spacing with little force, since not the entire blade is adjusted, but only a smaller area, namely the corresponding adjustment. Adjusting the blade clearance by adjusting the entire blades requires high adjustment forces because the blade surface provides a large area of attack for working fluid forces on the blade. If, as in the present invention, only a portion of the blade, in this case the adjusting element, adjusted, the forces to be overcome are lower.
  • the first adjusting element is adjustable between a retracted state and an extended state.
  • the retracted state is a maximum blade clearance between the first adjustment (or its flow edge) and the second shovel in front.
  • the extended state there is a minimum blade clearance between the first adjustment element and the second blade.
  • the first adjustment element eg by means of the flow edge
  • touch the second blade so that the flow cross-section of the flow channel is closed and accordingly little or no steam can flow between the first blade and the second blade.
  • the first adjusting element is designed such that in the retracted state between the first adjusting element and the first base body, a common homogeneous flow area is formed.
  • a flow surface which consists of two adjoining individual surfaces, is then to be regarded as a "common homogeneous flow surface” if the normals of the two individual surfaces are parallel at their surfaces at the transition between the two individual surfaces.
  • the retracted state is the state in which a common homogeneous flow surface between the base body and adjustment is given.
  • the extended state corresponds to a state in which the transition between the adjusting element and the base body has a jump or step in the course of the flow area surrounded by working fluid.
  • the maximum blade clearance is described as the space between two adjoining blades when the flow channel has a maximum width and thus also a maximum amount of working fluid can be moved between two adjacent blades.
  • the minimum blade clearance is described as the clearance between two adjacent blades when the flow channel has a minimum width and thus a minimum amount of working fluid can be moved between two adjacent blades.
  • adjustable between a retracted state and an extended state means that the retracted state corresponds, for example, to the state 0 and the extended state corresponds to a state 1.
  • a continuous movement of the control element can also set all intermediate states, which correspond to arbitrary values between 0 and 1. This has the consequence that different flow cross-sections of the flow channel are adjustable, so that any number of different amounts of working fluid through the flow channels is adjustable.
  • the first adjusting element is retractable and extendable on the first base body arranged such that the blade clearance between the first adjusting element and the second blade is variable.
  • the adjusting element As a retractable or extendable adjusting element, an element is described, which is arranged on the base body, that it forms in its retracted state together with the base body, the common homogeneous flow area.
  • the adjusting element is defined, for example, as a translationally displaceable wall element of the basic body.
  • the first adjusting element forms an axis of rotation about which the first adjusting element on the first base body in such a way is rotatably arranged, that the blade clearance between the first adjusting element and the second blade is variable.
  • an axis of rotation for example, an axis is described which extends parallel to the longitudinal extent of the blade or parallel to the radial direction.
  • the first adjusting element which is e.g. is rotatable, may be formed bolt-like. Also, the first adjustment member may be pivotally arranged in the form of a flow flap (e.g., a flap or slat) on a forward flow side of the first blade or on a downstream flow side (edge) of the first blade.
  • a flow flap e.g., a flap or slat
  • An element is described as rotatable if it is rotatable about its axis of rotation and thus its relative position in space can be changed.
  • the first base body has a receiving groove.
  • the first adjusting element is arranged in the receiving groove and arranged rotatably about the axis of rotation such that the first adjusting element in the direction of the second blade is rotatable in or out of the receiving groove.
  • a recess in the body which allows the adjustment to be performed in it and occupy a defined position relative to the body.
  • the receiving groove is formed such that the adjusting element is in the retracted state in the receiving groove and, for. forms a homogeneous flow area as explained above.
  • the nozzle ring device comprises an adjusting device.
  • the first adjusting element has a first portion, which is arranged in the receiving groove.
  • the first adjusting element has a second portion which protrudes at least partially in the radial direction from the receiving groove.
  • the second section forms a free end section.
  • the first adjusting element has at the free end portion to an adjusting lever which is coupled to the first adjusting element on the one hand and the adjusting on the other hand such that with the adjusting device by means of displacement of the adjusting lever, a rotation of the first adjusting element is controllable.
  • the first section describes a portion of the first adjusting element, which extends in the radial direction along the receiving groove and, together with the basic body in the retracted state, forms the common homogeneous flow area of the first blade.
  • the first section has, for example, the flow edge, with which the flow cross-section of the flow channel is adjustable.
  • first adjusting element As a second portion, a further portion of the first adjusting element is described, which extends in the radial direction of the first portion through the support ring and is coupled to the support ring.
  • the first portion and the second portion are arranged one behind the other in the radial direction.
  • the free end portion is located at the radially outer or inner end of the second portion viewed from the axis of rotation of the steam turbine.
  • an adjusting lever an element is described, which is so firmly connected between the second portion and the adjusting device outside the flow channel, that the adjusting lever transforms a movement of the adjusting device, for example, in a rotational movement of the adjusting element.
  • the adjusting lever thus transmits a control force from the adjusting device to the adjusting element.
  • the adjusting device is arranged outside the flow channel and coupled to the adjusting lever.
  • the adjusting device has a hydraulic, pneumatic or electric drive.
  • the adjusting device can be controlled by means of a control unit, so that the adjusting lever and consequently the flow cross-section of the flow channel can be adjusted in a targeted manner.
  • the second blade has a further second adjustment element.
  • the further second adjusting element is adjustably arranged relative to the second base body, that a further blade spacing between the second adjusting element and a third blade, which is arranged spaced from the second blade along the circumferential direction, is variable.
  • the second base body and the second adjusting element may have the same features and configurations of the first base body described above and the first adjusting element of the first blade.
  • the second base body may be identical to the first base body and the second adjusting element identical to the first adjusting element, so that there are two identical blades arranged at a distance from each other.
  • both the second basic body and the second adjusting element may each be designed differently from the first basic body or first adjusting element, so that two differently shaped blades are arranged at a distance from one another on the carrier ring.
  • the uniform arrangement of identically shaped blades over the circumferential direction of the carrier ring has the advantage that the flow of the working fluid flowing through the nozzle device is uniformly applied and influenced.
  • the second blade has a further second adjustment element.
  • the further second adjusting element is adjustably arranged relative to the second base body such that the blade spacing between the further second adjusting element of the second blade and the first adjusting element is variable.
  • the adjusting device can be coupled, for example, with corresponding second or third adjusting levers.
  • the adjusting device is designed, for example, such that the first adjusting element of the first blade, the second adjusting element of the second blade or a plurality of further adjusting elements of further blades, which are arranged along the circumferential direction of the carrier ring, are individually adjustable. Also, the adjustment can be designed such that all adjusting elements are adjusted the same. Thus, over the entire circumferential direction of the nozzle ring device, a specific flow profile of working fluid or steam can be adjusted through the respective flow channels between the corresponding blades. Thus, an efficient and accurate control the flow through the nozzle ring device can be achieved with working fluid.
  • a steam turbine having a nozzle ring apparatus and a blade system as described above.
  • the nozzle ring device is located upstream of the blade ring.
  • a blade system may be formed of blades and vanes which are alternately arranged in a flow direction and convert the energy of the working fluid into work. Also, a blade system may consist of only one row of blades, or any number of blade rows and rows of blades.
  • a working fluid first flows through a nozzle ring device, which may be designed like one of the embodiments described above, and subsequently the blade system.
  • a method of manufacturing a nozzle ring apparatus for a steam turbine is described.
  • a support ring is provided which extends along a circumferential direction.
  • a first blade is provided which is disposed on the carrier ring so that the first blade extends from the carrier ring along a radial direction.
  • a second blade is provided, which is arranged on the carrier ring, so that the second blade extends from the carrier ring in the radial direction.
  • the second vane is spaced from the first vane along the circumferential direction so that a flow channel is provided between the first vane and the second vane.
  • At least the first blade has a first base body and a first adjusting element. The first adjusting element is arranged so adjustable relative to the first base body, that a blade distance is variable between the first adjusting element and the second blade.
  • a bore is drilled in the carrier ring in the method.
  • the first adjusting element is arranged in the carrier ring.
  • the first blade and the second blade are eroded out after arranging the first adjustment element, so that the flow channel is formed between the first blade and the second blade and the first adjustment element forms a homogeneous flow surface with the first base body.
  • the carrier ring may first be provided as a base body. Subsequently, radial bores are formed in this base body.
  • an opening hole in the support ring is described, which may be formed as a so-called through hole or as a so-called blind hole in the support ring.
  • the bore extends from a radially outer surface of the carrier ring to a radially inner surface completely through the carrier ring.
  • the bore which has an opening at the radially outer surface, terminates within the material of the carrier ring.
  • the (at this time, for example, still cylindrical) pivot pin which will later form the adjustment used.
  • the flow channels and the corresponding blades ie the corresponding base body and adjusting elements
  • the pivot pins which are used in the holes, also eroded into the final shape.
  • the adjusting elements are auffanbar and zufitbar, so that a desired steam mass flow is adjustable. So the steam flow is on the optimal Accelerated speed and supplied to the subsequent blade.
  • the embodiment of the invention can also be used at higher steam parameters.
  • a steam turbine which has, inter alia, a nozzle ring device according to one of the embodiments described above by way of example, additionally has inter alia an assembly (which is here seen as part of the steam turbine) of a valve block welded to the lower housing part.
  • the valve block has a quick-closing valve for stopping the supply of the working fluid in an emergency, and a main regulating valve connected downstream of the quick-acting valve, which controls the amount of working fluid impinging on the nozzle ring device.
  • the external (located outside the turbine housing) main control valve can regulate the total amount of steam flowing (working fluid) (or tax) and is like the quick-closing valve with a quick closing device for safe interception of the steam turbine equipped.
  • the nozzle ring device is installed in the steam turbine in a Einströmspirale or an inner housing and therefore does not need to be completely sealed.
  • the live steam pressure builds up.
  • the main control valve for load pick-up is further opened (opened) and after locking the nozzle ring device in the closed position, which corresponds to an adjustment of all adjusting the nozzle ring device in the extended state, the main control valve is fully opened. From this point on, the adjusting device of the nozzle ring device takes over the further control (or control) of the steam turbine power.
  • Fig. 1 shows a nozzle ring device 100 for a steam turbine 300 (see Fig. 3 ).
  • the nozzle ring device 100 has a carrier ring 101, a first blade 103 and a second blade 104.
  • the carrier ring 101 extends along a circumferential direction 102.
  • the first blade 103 is arranged on the carrier ring 101 and extends from the carrier ring 101 along a radial direction 312.
  • the second blade 104 is arranged on the carrier ring 101 and extends from the carrier ring 101 in FIG the radial direction 312.
  • the second vane 104 is spaced from the first vane 103 along the circumferential direction 102 so that a flow passage 105 between the first vane 103 and the second vane 104 can be provided.
  • At least the first blade 103 has a first basic body 106 and a first adjusting element 107.
  • the first adjusting element 107 is adjustably arranged relative to the first base body 106 such that a blade spacing 108 between the first adjusting element 107 and the second blade 104 is variable.
  • first blade 103 with the first adjusting element 107, which is arranged rotatably about its axis of rotation 122, and the first base body 106 shown.
  • second blade 104 is shown with a second adjusting element 117, which is arranged rotatably about its axis of rotation 122 ', and a second base body 116.
  • a multiplicity of first blades 103 and / or second blades 104 can accordingly be arranged on the carrier ring 101.
  • the first adjustment 107 consist of a first portion 110, which along a receiving groove 210 (see Fig. 2 ) in the radial direction 312 (see Fig. 3 ) and a second portion 120 which is disposed in the carrier ring 101.
  • the circumferential direction 102 is in Fig. 1 shown as running clockwise. In other words, along the circumferential direction 102, first the first blade 103 and then the second blade 104 are arranged.
  • the flow channel 105 is the distance between two adjacent blades arranged.
  • the flow channel 105 is also referred to as a nozzle.
  • the working fluid flows into the first run row, which is arranged downstream of the rotation axis relative to the nozzle ring device 100.
  • the main body 106, 116 is the portion of the first blade 103 and the second blade 104, which protrudes in the radial direction from the receiving groove 210.
  • the blade 103, 104 and support ring 101 are positively or non-positively connected to each other, so that at the transition point between the base body 106, 116 and support ring 101, no relative movement is possible.
  • the adjusting element 107 or 117 is relative to the base body 106 and 116 and thus also relative to the support ring 101 adjustable.
  • the adjusting element 107 or 117 has a radially extending flow edge (contour of blade 103 or 104), which runs along the entire radial length of the flow channel 105.
  • the blade clearance 108 is the clear distance between the first adjustment element 107 and the second blade 104.
  • the first adjusting element 107 which is rotatable, is formed bolt-like.
  • the adjusting element 107 or 117 rotatable about its axis of rotation 122 and 122 'rotatable and thus can change its relative position in space.
  • the receiving groove 210 is formed as a recess in the base body 106.
  • the adjusting element 107 is guided in it and assumes a defined position relative to the base body 106 a.
  • the receiving groove 210 is formed such that the adjusting element 107 is in the illustrated partially extended state to a large extent in the receiving groove 210 and projects with a portion of the adjusting element 107 in the flow channel 105.
  • the first section 110 is the portion of the second adjusting element 117, which extends in the radial direction along the receiving groove 210 and forms a flow area of the second blade 104 together with the base body 116 in the illustrated partially extended state.
  • the first section has, for example, the flow edge, with which the flow cross-section of the flow channel 105 is adjustable.
  • the second portion 120 is the further portion of the second adjusting element 117, which extends in the radial direction 312 from the first portion 110 through the support ring 101 and is coupled to the support ring 101.
  • the first section 110 and the second section 120 are arranged one behind the other in the radial direction 312.
  • Fig. 2A to Fig. 2C show exemplary operating states of the first adjusting element 107 and the second adjusting element 117 of the nozzle device 100 Fig. 1 ,
  • Fig. 2A shows a schematic representation of a section of the nozzle ring device 100, in which the adjusting elements 107, 117 are shown in the retracted state.
  • Fig. 2B shows a schematic representation of a section of the nozzle ring device 100, in which the adjusting elements 107, 117 are shown in the half-extended state.
  • Fig. 2C shows a schematic representation of a section of the nozzle ring device 100, in which the adjusting elements 107, 117 are shown in the extended state.
  • Fig. 2A to Fig. 2C the circumferential direction 102 is shown extending in the figure from bottom to top.
  • FIG. 2A to Fig. 2C Each of the first vane 103, the second vane 104 and a portion of the third vane 214 are shown.
  • a homogeneous flow surface 203 which is formed from adjusting element 106 and 116 and the base body 107 and 117, recognizable.
  • a maximum blade clearance 211 which defines the retracted state of the adjusting element, can be seen.
  • a further blade clearance 208 between the second blade 104 and the third blade 214 can be seen.
  • Fig. 2B is in the half-extended state well the transition between retracted state and extended state recognizable and the resulting continuous adjustment of the blade clearance.
  • the receiving groove 210 is clearly visible.
  • FIG. 2 illustrates the extended state where the blade clearance 108 is a minimum blade clearance 212.
  • the adjusting element 107, 117 is rotatably arranged in a bore 213.
  • Fig. 3 shows a steam turbine, in which the nozzle ring device 100 from Fig. 1 upstream of a blade system 310.
  • An adjusting device 303 of the nozzle ring device 100 has a free end portion 302 and an adjusting lever 301.
  • the flow direction of the working fluid is in Fig. 3 running from left to right Are defined.
  • Radial direction 312 extends outwardly from the axis of rotation of the steam turbine.
  • the free end portion 302 is located on the viewed from the axis of rotation of the steam turbine 300 from radially outer end of the blade 103.
  • the adjusting lever 301 is connected between the free end portion 302 and the adjusting device 303 outside the flow channel 105 each so firmly connected that the adjusting lever 301, a movement of the Adjustment device 303 eg transformed into a rotational movement of the adjusting element 107 and 117, respectively.
  • the adjusting device 303 is arranged outside the flow channel 105 and coupled to the adjusting lever 301.
  • the adjusting device 303 has a hydraulic, pneumatic or electric drive.
  • the adjusting device 303 can be controlled by means of a control unit, so that the adjusting lever 301 and consequently the flow cross-section of the flow channel 105 can be adjusted in a targeted manner via the free end section 302.
  • a plurality of further adjusting elements 107 or 117 of further blades 103, 104 and 214, which are arranged along the circumferential direction 102 on the carrier ring 101, can be present and individually adjustable by means of corresponding adjusting elements 107, 117.
  • a particular flow profile of working fluid or vapor can be adjusted through the respective flow channels 105 between the respective blades 103, 104 and 214, respectively.
  • efficient and accurate control of the flow of the nozzle ring apparatus 100 with working fluid can be achieved.
  • FIG. 12 shows a schematic diagram of a nozzle ring apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the nozzle ring device 100 is housed in a housing 450.
  • the adjusting device 303 is arranged outside the housing 450 and connected via the adjusting lever 301 with the adjusting elements 107 and 117 and thus with an interior of the housing 450.
  • the incoming working fluid the steam turbine is supplied via a line 403.
  • the working fluid flows through a quick-acting valve 401 and a main regulator valve 402 before being supplied to the nozzle ring device.
  • Fig. 4 how out Fig. 4 can be seen, the nozzle ring device 100 according to the present invention (in Fig. 4 shown) fewer components outside the housing 450, as the nozzle ring device according to the prior art (in Fig. 5 shown).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düsenringvorrichtung (100) für eine Dampfturbine (300). Die Düsenringvorrichtung (100) weist einen Trägerring (101), eine erste Schaufel (103) sowie eine zweite Schaufel (104) auf. Der Trägerring (101) erstreckt sich entlang einer Umfangsrichtung (102), die erste Schaufel (103) ist an dem Trägerring (101) angeordnet und erstreckt sich von dem Trägerring (101) entlang einer Radialrichtung (312) und die zweite Schaufel (104) ist ebenfalls am Trägerring (101) angeordnet und erstreckt sich ebenfalls vom Trägerring (101) entlang der Radialrichtung (312). Die zweite Schaufel (104) ist von der ersten Schaufel (103) beabstandet angeordnet, so dass ein Strömungskanal (105) zwischen der ersten Schaufel (103) und der zweiten Schaufel (104) bereitstellbar ist. Zumindest die erste Schaufel (103) weist einen ersten Grundkörper (106) und ein erstes Verstellelement (17) auf, wobei das erste Verstellelement (107) derart relativ zum ersten Grundkörper (106) verstellbar angeordnet ist, dass ein Schaufelabstand (108) zwischen dem ersten Verstellelement (107) und der zweiten Schaufel (104) veränderbar ist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer oben beschriebenen Düsenringvorrichtung.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine verstellbare Düsenringvorrichtung für eine Dampfturbine. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Düsenringvorrichtung für eine Dampfturbine.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Dampfturbinen, wie zum Beispiel Turbinen für konventionelle Dampfkraftwerke, Turbinen für kombinierte Gas-Dampfkraftwerke oder auch Turbinen für nukleare Kraftwerke, sind Wärmekraftmaschinen mit rotierenden Laufteilen und statischen Leitteilen. Durch die Strömung des Arbeitsfluids, welche auf die Schaufeln der rotierenden Laufteile trifft, wird die Energie des Arbeitsfluids in mechanische Arbeit umgewandelt.
  • Dabei ist in Dampfturbinen vor der ersten rotierenden Stufe ein sogenannter Düsenring angeordnet, dessen Aufgabe es ist, den Dampfmassenstrom, welcher auf die erste rotierende Stufe trifft zu regulieren. Dies gelingt dadurch, dass die Schaufeln des Düsenrings in Düsengruppen aufgeteilt werden. Jede Düsengruppe ist dabei über jeweilige außenliegende Ventile geregelt. Wird eine andere Menge an Frischdampf benötigt, können eine oder mehrere Düsengruppen zugeschaltet bzw. abgeschaltet werden.
  • Die Regelventile sind in sogenannten Ventilgehäusen oder Ventilkästen oberhalb oder neben dem Turbinengehäuse untergebracht. Die Regelventile sind mit der Zuströmung des Düsenrings über angeschweißte Rohre und Rohrbögen verbunden.
  • Die Leistungsregelung erfolgt somit bei heutigen Dampfturbinen über außenliegende Ventile. Damit können Düsengruppen zugeschaltet und abgeschaltet werden. So wird die Menge an Arbeitsfluid, der gerade geforderten, Turbinenleistung angepasst.
  • Für oben beschriebene Anordnung der Ventile muss ausreichend Bauraum zur Verfügung gestellt werden. Ferner müssen die Gussgehäuse der Ventile, Rohrleitungen und Flansche oft aus hochwertigem Material hergestellt werden.
  • Aufgrund der zahlreichen Strömungsumlenkungen innerhalb der Rohrleitungen und den Ventilgehäusen kommt es zu Energieverlusten, die sich in einem verringerten Wirkungsgrad widerspiegeln können.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Düsenringvorrichtung gemäß dem Stand der Technik. Dabei ist eine konventionelle Düsenringvorrichtung ebenfalls in einem Gehäuse 450 angeordnet. Jedoch ist die konventionelle Düsenringvorrichtung in einen ersten Düsenringabschnitt 504, einen zweiten Düsenringabschnitt 514, einen dritten Düsenringabschnitt 524 und einen vierten Düsenringabschnitt 534 unterteilt. Jeder der vier Düsenringabschnitt 504, 514, 524 und 534 ist jeweils über Rohrleitungen 503, 513, 523 und 533 und entsprechenden Regelventilen 502, 512, 522 und 532 mit einer gemeinsamen Rohrleitung verbunden.
    • Darstellung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine effiziente Steuerung für eine Düsenringvorrichtung bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird durch eine Düsenringvorrichtung für eine Dampfturbine, eine Dampfturbine, welche eine Düsenringvorrichtung aufweist, sowie durch ein Verfahren zum Herstellen einer Düsenringvorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
  • Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Düsenringvorrichtung für eine Dampfturbine geschaffen. Die Düsenringvorrichtung weist einen Trägerring, eine erste Schaufel und eine zweite Schaufel auf. Der Trägerring erstreckt sich entlang einer Umfangsrichtung. Die erste Schaufel ist an dem Trägerring angeordnet und erstreckt sich von dem Trägerring entlang einer Radialrichtung. Die zweite Schaufel ist an dem Trägerring angeordnet und erstreckt sich von dem Trägerring in die Radialrichtung. Die zweite Schaufel ist von der ersten Schaufel entlang der Umfangsrichtung beabstandet angeordnet, so dass ein Strömungskanal, welcher auch als Düsenkanal bezeichnet wird, zwischen der ersten Schaufel und der zweiten Schaufel bereitstellbar ist. Zumindest die erste Schaufel weist einen ersten Grundkörper und ein erstes Verstellelement auf. Das erste Verstellelement ist derart relativ zu dem ersten Grundkörper verstellbar angeordnet, dass ein Schaufelabstand zwischen dem ersten Verstellelement und der zweiten Schaufel veränderbar ist.
  • Als Umfangsrichtung wird diejenige Richtung angesehen, welche um die Drehachse der Dampfturbine verläuft. Die Drehachse verläuft entlang einer Axialrichtung. Der Trägerring ist ein ringförmiges Ringelement, welches als Trägerstruktur der Schaufeln dient.
  • Als Radialrichtung wird diejenige Richtung angesehen, welche sich rechtwinklig von der Drehachse der Dampfturbine ausgehend radial nach außen erstreckt. Die erste Schaufel und die zweite Schaufel erstrecken sich vom Trägerring ausgehend radial nach außen oder nach innen. Der Trägerring kann somit ein radial innenliegender Trägerring sein, von welchem die Schaufeln radial nach außen ragen oder ein außen liegender Trägerring sein, von welchem die Schaufeln radial nach innen ragen.
  • Als Strömungskanal wird der Abstand zwischen zwei benachbart angeordneten Schaufeln beschrieben. Der Strömungskanal wird auch als Düse bezeichnet. Durch den Strömungskanal strömt das Arbeitsfluid in die erste Laufreihe ein, welche entlang der Drehachse stromabwärts relativ zu der Düsenringvorrichtung angeordnet ist.
  • Als ein Grundkörper wird der Abschnitt einer Schaufel bezeichnet, welcher starr mit dem Trägerring verbunden ist. Dabei kann starr miteinander verbunden heißen, dass Schaufel und Trägerring einstückig ausgebildet sind, aber auch, dass Schaufel und Trägerring zum Beispiel formschlüssig oder auch kraftschlüssig miteinander verbunden sind, so dass an der Übergangsstelle zwischen Grundkörper und Trägerring keine relative Bewegung des Elements Grundkörper gegenüber dem Element Trägerring möglich ist.
  • Als Verstellelement wird der Abschnitt der Schaufel verstanden, der relativ zum Grundkörper und damit auch relativ zum Trägerring verstellbar ist. Das Verstellelement ist dabei derart ausgebildet, dass sich das Verstellelement entlang der gesamten radialen Erstreckung des Strömungskanals erstreckt. Das Verstellelement kann beispielsweise eine radial verlaufende Strömungskante aufweisen, welche entlang der gesamten radialen Länge eines Bereichs (z.B. der unten beschriebene erste Abschnitt) der ersten Schaufel verläuft, welcher Bereich den Strömungskanal bildet.
  • Als Schaufelabstand wird der lichte Abstand zwischen dem ersten Verstellelement (bzw. der oben beschriebenen radial verlaufenden Strömungskante) und der zweiten Schaufel angesehen. Durch ein Verstellen des ersten Verstellelements wird der Schaufelabstand zwischen dem Verstellelement und der zweiten Schaufel und somit der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals verändert. Der Schaufelabstand definiert somit eine Engstelle, insbesondere den kleinsten Strömungsquerschnitt, des Strömungskanals zwischen der ersten Schaufel und der zweiten Schaufel.
  • Im Gegensatz zu dem eingangs erläuterten konventionellen Ansatz, bei welchen über außenliegende Ventile einzelne Düsengruppen zugeschaltet und abgeschaltet werden, kann bei dem Ansatz gemäß der vorliegenden Erfindung jeder einzelne Strömungskanal der Düsenringvorrichtung, d.h. jede einzelne Düse zwischen zwei benachbarten Schaufeln, mittels des Verstellelements verstellt werden. Entsprechend kann auf außenliegende Ventile, welche einen großen Bauraum benötigen, verzichtet werden. Somit kann eine effiziente Steuerung einer Düsenringvorrichtung bereitgestellt werden, da z.B. Bauraum reduziert werden kann. Zudem kann durch eine Reduzierung der Bauelemente, wie beispielsweise der außenliegenden Ventile, Rohrleitungen und Flansche Gewicht und entsprechend Materialkosten eingespart werden.
  • Zudem wird direkt an der Düse zwischen zwei benachbarten Schaufeln der Strömungsquerschnitt der Düse bzw. des Strömungskanals gesteuert, so dass weniger Strömungsumlenkung innerhalb der herkömmlichen Rohrleitungen zwischen den Düsengruppen und den herkömmlichen ausliegenden Ventilen notwendig sind. Dadurch erhöht sich zudem der Wirkungsgrad bei dem Konzept gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Die erfindungsgemäße Düsenringvorrichtung ermöglichen zudem ein Verstellen des Schaufelabstands mit wenig Krafteinsatz, da nicht die gesamte Schaufel verstellt wird, sondern lediglich ein kleinerer Bereich, nämlich das entsprechende Verstellelement. Ein Verstellen des Schaufelabstands durch ein Verstellen der gesamten Schaufeln benötigt hohe Verstellkräfte, da die Schaufeloberfläche eine große Angriffsfläche für Kräfte des Arbeitsfluids auf die Schaufel bietet. Wird wie in der vorliegenden Erfindung nur ein Abschnitt der Schaufel, in diesem Fall das Verstellelement, verstellt, sind die zu überwindenden Kräfte geringer.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das erste Verstellelement zwischen einem eingefahrenen Zustand und einem ausgefahrenen Zustand verstellbar. Im eingefahrenen Zustand liegt ein maximaler Schaufelabstand zwischen dem ersten Verstellelement (bzw. dessen Strömungskante) und der zweiten Schaufel vor. Im ausgefahrenen Zustand liegt ein minimaler Schaufelabstand zwischen dem ersten Verstellelement und der zweiten Schaufel vor. Beispielsweise kann im ausgefahrenen Zustand das erste Verstellelement (z.B. mittels der Strömungskante) die zweite Schaufel berühren, so dass der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals geschlossen ist und entsprechend kein bzw. kaum Dampf zwischen der ersten Schaufel und der zweiten Schaufel strömen kann.
  • Gemäß einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das erste Verstellelement derart ausgebildet, dass in dem eingefahrenen Zustand zwischen dem ersten Verstellelement und dem ersten Grundkörper eine gemeinsame homogene Strömungsfläche ausgebildet ist.
  • Eine Strömungsfläche, welche aus zwei aneinandergrenzenden Einzelflächen besteht, ist dann als "gemeinsame homogene Strömungsfläche" anzusehen, wenn die Normalen der beiden Einzelflächen an deren Oberflächen am Übergang zwischen den beiden Einzelflächen parallel sind. In der vorliegenden Erfindung bedeutet dies, dass die Normale auf der Oberfläche des Grundkörpers und die Normale auf der Oberfläche des Verstellelements im Übergangsbereich parallel zueinander sind. Mit anderen Worten gibt es auf der Strömungsoberfläche keine stufenartigen Übergänge.
  • Der eingefahrene Zustand ist der Zustand, in dem eine gemeinsame homogene Strömungsoberfläche zwischen Grundkörper und Verstellelement gegeben ist.
  • Der ausgefahrene Zustand entspricht einem Zustand, in dem der Übergang zwischen Verstellelement und Grundkörper einen Sprung oder Absatz im Verlauf der von Arbeitsfluid umströmten Strömungsfläche aufweist.
  • Als maximaler Schaufelabstand wird der Zwischenraum zwischen zwei aneinander angrenzenden Schaufeln beschrieben, wenn der Strömungskanal eine maximale Breite aufweist und somit auch eine maximale Menge Arbeitsfluid zwischen zwei benachbarten Schaufeln bewegt werden kann.
  • Als minimaler Schaufelabstand wird der Zwischenraum zwischen zwei aneinander angrenzenden Schaufeln beschrieben, wenn der Strömungskanal eine minimale Breite aufweist und somit eine kleinstmögliche Menge an Arbeitsfluid zwischen zwei benachbarten Schaufeln bewegt werden kann.
  • Der Begriff "zwischen einem eingefahrenen Zustand und einem ausgefahrenen Zustand verstellbar" bedeutet, dass der eingefahrene Zustand zum Beispiel dem Zustand 0 entspricht und der ausgefahrene Zustand einem Zustand 1 entspricht. Es können jedoch durch eine kontinuierliche Bewegung des Stellelements auch alle Zwischenzustände, welche beliebigen Werten zwischen 0 und 1 entsprechen, eingestellt werden. Dies hat zur Folge, dass unterschiedliche Strömungsquerschnitte des Strömungskanals einstellbar sind, so dass eine beliebige Anzahl an unterschiedlichen Mengen an Arbeitsfluid durch die Strömungskanäle einstellbar ist.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das erste Verstellelement einfahrbar und ausfahrbar an dem ersten Grundkörper derart angeordnet, dass der Schaufelabstand zwischen dem ersten Verstellelement und der zweiten Schaufel veränderbar ist.
  • Als ein einfahrbares oder ausfahrbares Verstellelement wird ein Element beschrieben, welches so an dem Grundkörper angeordnet ist, dass es in seinem eingefahrenen Zustand zusammen mit dem Grundkörper die gemeinsame homogene Strömungsfläche bildet. Zum Verstellen des Schaufelabstands wird das Verstellelement beispielsweise als translatorisch verschiebbares Wandelement des Grundkörpers definiert.
  • Gemäß einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform bildet das erste Verstellelement eine Drehachse aus, um welche das erste Verstellelement an dem ersten Grundkörper derart drehbar angeordnet ist, dass der Schaufelabstand zwischen dem ersten Verstellelement und der zweiten Schaufel veränderbar ist.
  • Als Drehachse wird beispielsweise eine Achse beschrieben, welche parallel zur Längserstreckung der Schaufel bzw. parallel zur Radialrichtung verläuft.
  • Das erste Verstellelement, welches z.B. drehbar ist, kann bolzenähnlich ausgebildet sein. Auch kann das erste Verstellelement in Form einer Strömungsklappe (z.B. als Flap oder Slat) an einer Strömungsvorderseite der ersten Schaufel oder an einer Strömungshinterseite (-kante) der ersten Schaufel schwenkbar angeordnet sein.
  • Als drehbar wird ein Element beschrieben, wenn es um seine Drehachse rotierbar ist und somit seine relative Lage im Raum veränderbar ist.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der erste Grundkörper eine Aufnahmenut auf. Das erste Verstellelement ist in der Aufnahmenut angeordnet und derart drehbar um die Drehachse angeordnet, dass das erste Verstellelement in Richtung zweiter Schaufel von der Aufnahmenut hineindrehbar oder hinausdrehbar ist.
  • Als Aufnahmenut wird eine Aussparung im Grundkörper beschrieben, welche es dem Verstellelement erlaubt in ihr geführt zu werden und eine definierte Lage relativ zum Grundkörper einzunehmen. Die Aufnahmenut ist derart ausgebildet, dass sich das Verstellelement im eingefahrenen Zustand in der Aufnahmenut befindet und z.B. eine homogene Strömungsfläche wie oben erläutert ausbildet.
  • Gemäß einer noch weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Düsenringvorrichtung eine Verstelleinrichtung auf. Das erste Verstellelement weist einen ersten Abschnitt auf, welcher in der Aufnahmenut angeordnet ist. Das erste Verstellelement weist einen zweiten Abschnitt auf, welcher zumindest teilweise in Radialrichtung aus der Aufnahmenut herausragt. Der zweite Abschnitt bildet einen freien Endabschnitt aus. Das erste Verstellelement weist an dem freien Endabschnitt einen Verstellhebel auf, welcher an dem ersten Verstellelement einerseits und der Verstelleinrichtung andererseits derart gekoppelt ist, dass mit der Verstelleinrichtung mittels Verschiebens des Verstellhebels ein Drehen des ersten Verstellelements steuerbar ist.
  • Als erster Abschnitt wird ein Anteil des ersten Verstellelements beschreiben, welcher sich in Radialrichtung entlang der Aufnahmenut erstreckt und zusammen mit dem Grundkörper im eingefahrenen Zustand die gemeinsame homogene Strömungsfläche der ersten Schaufel bildet. Der erste Abschnitt weist beispielsweise die Strömungskante auf, mit welcher der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals einstellbar ist.
  • Als zweiter Abschnitt wird ein weiterer Anteil des ersten Verstellelements beschrieben, welcher sich in Radialrichtung von dem ersten Abschnitt durch den Trägerring erstreckt und an den Trägerring gekoppelt ist. Der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt sind in Radialrichtung hintereinander angeordnet.
  • Der freie Endabschnitt liegt am von der Drehachse der Dampfturbine aus betrachteten radial äußeren oder inneren Ende des zweiten Abschnitts.
  • Als Verstellhebel wird ein Element beschrieben, welches zwischen dem zweiten Abschnitt und der Verstelleinrichtung außerhalb des Strömungskanals jeweils derart fest verbunden ist, dass der Verstellhebel eine Bewegung der Verstelleinrichtung z.B. in eine Drehbewegung des Verstellelements verwandelt. Der Verstellhebel überträgt somit eine Steuerkraft von der Verstelleinrichtung auf das Verstellelement. Die Verstelleinrichtung ist außerhalb des Strömungskanals angeordnet und mit dem Verstellhebel gekoppelt. Die Verstelleinrichtung weist einen hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Antrieb auf. Die Verstelleinrichtung ist mittels einer Steuereinheit steuerbar, sodass gezielt der Verstellhebel und folglich der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals einstellbar ist.
  • Gemäß einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die zweite Schaufel ein weiteres zweites Verstellelement auf. Das weitere zweite Verstellelement ist derart relativ zu dem zweiten Grundkörper verstellbar angeordnet, dass ein weiterer Schaufelabstand zwischen dem zweiten Verstellelement und einer dritten Schaufel, welche von der zweiten Schaufel entlang der Umfangsrichtung beabstandet angeordnet ist, veränderbar ist.
  • Der zweite Grundkörper und das zweite Verstellelement können dieselben Merkmale und Ausbildungen des oben beschriebenen ersten Grundkörpers und ersten Verstellelements der ersten Schaufel aufweisen. Dabei kann der zweite Grundkörper identisch zum ersten Grundkörper ausgebildet sein und das zweite Verstellelement identisch zum ersten Verstellelement, so dass sich zwei identische von einander beabstandet angeordnete Schaufeln ergeben. Es können aber auch sowohl der zweite Grundkörper als auch das zweite Verstellelement jeweils unterschiedlich zum ersten Grundkörper bzw. ersten Verstellelement ausgebildet sein, so dass zwei unterschiedlich geformte Schaufeln voneinander beabstandet am Trägerring angeordnet sind. Die gleichmäßige Anordnung von identisch ausgeformten Schaufeln über die Umfangsrichtung des Trägerrings hat den Vorteil, dass die Strömung des Arbeitsfluids, welches durch die Düsenvorrichtung strömt, gleichmäßig beaufschlagt und beeinflusst wird.
  • Als ein weiterer Schaufelabstand wird ein Abstand zwischen der zweiten Schaufel und der dritten Schaufel beschrieben, welcher ebenfalls analog zum Schaufelabstand zwischen erster Schaufel und zweiter Schaufel sein kann. Die dritte Schaufel kann entsprechend ein drittes Verstellelement aufweisen. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die zweite Schaufel ein weiteres zweites Verstellelement auf. Das weitere zweite Verstellelement ist derart relativ zu dem zweiten Grundkörper verstellbar angeordnet, dass der Schaufelabstand zwischen dem weiteren zweiten Verstellelement der zweiten Schaufel und dem ersten Verstellelement veränderbar ist.
  • Als weiteres zweites Verstellelement der zweiten Schaufel wird ein Element beschrieben, welches an der zweiten Schaufel derart angeordnet ist, dass es sich auf der Schaufelseite, welche der ersten Schaufel zugewandt ist, befindet und somit auf der gegenüberliegenden Schaufelseite von dem zweiten Verstellelement. Durch diese Anordnung ist es möglich, dass der Schaufelabstand zwischen erster Schaufel und zweiter Schaufel noch weiter verkleinerbar ist, wobei durch die Verwendung von zwei relativ zueinander verstellbare Verstellelemente weniger Kraft aufgebracht werden muss, da die Verstellelement jeweils kleiner dimensioniert sind als die gesamte Schaufel und somit weniger Kraft von dem Arbeitsfluid auf jedes Verstellelement wirkt.
  • Die Verstelleinrichtung kann beispielsweise mit entsprechenden zweiten oder dritten Verstellhebeln gekoppelt sein. Die Verstelleinrichtung ist beispielsweise derart ausgebildet, dass das erste Verstellelement der ersten Schaufel, das zweite Verstellelement der zweiten Schaufel bzw. eine Vielzahl weiterer Verstellelemente von weiteren Schaufeln, welche entlang der Umfangsrichtung an den Trägerring angeordnet sind, individuell einstellbar sind. Auch kann die Verstelleinrichtung derart ausgebildet sein, dass alle Verstellelemente gleich verstellt werden. Somit kann über die gesamte Umfangsrichtung der Düsenringvorrichtung ein bestimmtes Durchströmungsprofil an Arbeitsfluid bzw. Dampf durch die jeweiligen Strömungskanäle zwischen den entsprechenden Schaufeln eingestellt werden. Somit kann eine effiziente und exakte Steuerung der Durchströmung der Düsenringvorrichtung mit Arbeitsfluid erzielt werden.
  • Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird eine Dampfturbine geschaffen, welche eine oben beschriebene Düsenringvorrichtung und ein Laufschaufelsystem aufweist. Die Düsenringvorrichtung ist stromaufwärts vom Laufschaufelring angeordnet.
  • Ein Laufschaufelsystem kann aus Laufschaufeln und Leitschaufeln gebildet werden, welche abwechselnd in einer Strömungsrichtung angeordnet sind und die Energie des Arbeitsfluids in Arbeit umsetzen. Auch kann ein Laufschaufelsystem lediglich aus einer Laufschaufelreihe bestehen, oder eine beliebige Anzahl an Laufschaufelreihen und Leitschaufelreihen aufweisen. Ein Arbeitsfluid durchströmt zunächst eine Düsenringvorrichtung, welche wie eine der oben beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet sein kann, und im Anschluss daran das Laufschaufelsystem.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer Düsenringvorrichtung für eine Dampfturbine beschrieben. Gemäß dem Verfahren wird ein Trägerring bereitgestellt, welcher sich entlang einer Umfangsrichtung erstreckt. Eine erste Schaufel wird bereitgestellt, welche an dem Trägerring angeordnet ist, so dass sich die erste Schaufel von dem Trägerring entlang einer Radialrichtung erstreckt. Eine zweite Schaufel wird bereitgestellt, welche an dem Trägerring angeordnet ist, so dass sich die zweite Schaufel von dem Trägerring in der Radialrichtung erstreckt. Die zweite Schaufel ist von der ersten Schaufel entlang der Umfangsrichtung beabstandet angeordnet, so dass ein Strömungskanal zwischen der ersten Schaufel und der zweiten Schaufel bereitstellbar ist. Zumindest die erste Schaufel weist einen ersten Grundkörper und ein erstes Verstellelement auf. Das erste Verstellelement wird derart relativ zu dem ersten Grundkörper verstellbar angeordnet, dass ein Schaufelabstand zwischen dem ersten Verstellelement und der zweiten Schaufel veränderbar ist.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird in dem Verfahren eine Bohrung in den Trägerring gebohrt. Das erste Verstellelement ist in dem Trägerring angeordnet. Die erste Schaufel und die zweite Schaufel werden nach dem Anordnen des ersten Verstellelements herauserodiert, so dass zwischen der ersten Schaufel und der zweiten Schaufel der Strömungskanal gebildet wird und das erste Verstellelement eine homogene Strömungsfläche mit dem ersten Grundkörper ausbildet.
  • Gemäß der oben beschriebenen Herstellung der Düsenringvorrichtung kann zunächst der Trägerring als Grundkörper bereitgestellt werden. Anschließend werden in diesem Grundkörper radiale Bohrungen ausgebildet. Als Bohrung wird eine Öffnung im Trägerring beschrieben, welche als sogenannte Durchgangsbohrung oder als sogenannte Sackbohrung im Trägerring ausgebildet sein kann. Bei einer Durchgangsbohrung erstreckt sich die Bohrung von einer radial außenliegenden Oberfläche des Trägerrings bis zu einer radial weiter innenliegenden Oberfläche komplett durch den Trägerring. Bei einer Sackbohrung endet die Bohrung, welche ein an der radial äußeren Oberfläche eine Öffnung hat, innerhalb des Materials des Trägerrings.
  • Anschließend werden die (zu diesem Zeitpunkt z.B. noch zylindrischen) Drehbolzen, welche später die Verstellelemente ausbilden werden, eingesetzt. Anschließend werden die Strömungskanäle und die entsprechenden Schaufeln (d.h. die entsprechenden Grundkörper und Verstellelemente) aus dem Trägerring als Grundkörper herauserodiert. Dabei werden die Drehbolzen, welche in den Bohrungen eingesetzt sind, ebenfalls in die finale Form erodiert. Mit einem Hebelmechanismus außerhalb des Strömungsbereichs sind die Verstellelemente aufdrehbar und zudrehbar, so dass ein gewünschter Dampfmassenstrom anpassbar ist. So wird der Dampfstrom auf die optimale Geschwindigkeit beschleunigt und der nachfolgenden Laufschaufel zugeführt.
  • Zusammenfassend ist festzustellen, dass mittels der vorliegenden Erfindung, mit der oben beschriebenen verstellbaren Düsenringvorrichtung, welche vor, d.h. stromaufwärts, einem Regelrad oder einer ersten Laufreihe der Dampfturbine angeordnet ist, der Aufwand für die Frischdampfregelung vereinfacht und so die Dampfturbine kompakter und günstiger hergestellt werden kann. Konventionelle Düsengruppenventile, bei heutigen Turbinen können es bis zu vier sein, können bei der vorliegenden Erfindung auf ein einziges Hauptregelventil reduziert werden. Die in einer Einströmspirale eingebaute verstellbare Düsenringvorrichtung kann mittels der jeweiligen Verstellelemente der einzelnen Schaufeln die Austrittsfläche ihrer Düsen dem jeweiligen Dampfstrom aus dem Hauptregelventil anpassen. Erfindungsgemäß wird nicht die ganze Düsenschaufel verstellt, sondern nur das Verstellelement, welches nur einen Teil der jeweiligen Schaufel darstellt. Diese Ausführung ist einfacher herzustellen und robuster, da das Verstellelement und entsprechend die Verstelleinrichtung weniger Kräfte aufnehmen müssen. So kann die erfindungsgemäße Ausführungsform auch bei höheren Dampfparametern eingesetzt werden.
  • Eine Dampfturbine, welche unter anderem eine Düsenringvorrichtung gemäß einer der oben beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen aufweist, weist zusätzlich unter anderem eine Baugruppe (welche hier als Teil der Dampfturbine gesehen wird) aus einem am Gehäuseunterteil angeschweißten Ventilblock. Der Ventilblock weist ein Schnellschlussventil, zum Stoppen der Zufuhr des Arbeitsfluids im Notfall, und ein dem Schnellschlussventil nachgeschaltetes Hauptregelventil, welches die auf die Düsenringvorrichtung treffende Arbeitsfluidmenge steuert, auf. Das außenliegende (außerhalb des Turbinengehäuses liegende) Hauptregelventil kann die gesamt einströmende Dampfmenge (Arbeitsfluidmenge) regeln (bzw. steuer) und ist wie das Schnellschlussventil mit einer Schnellschließeinrichtung zum sicheren Abfangen der Dampfturbine ausgerüstet. Die Düsenringeinrichtung ist in der Dampfturbine in einer Einströmspirale bzw. einem Innengehäuse eingebaut und braucht deshalb nicht vollständig dicht zu sein.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung baut sich nach einem Öffnen des Schnellschlussventils bis zum Ventilsitz des Hauptregelventils der Frischdampfdruck auf. Durch das leichte Öffnen des Ventils strömt Arbeitsfluid bis zur Düsenringvorrichtung. Nach einem Hochfahren und Synchronisieren der Dampfturbine mit dem Hauptregelventil wird das Hauptregelventil zur Lastaufnahme weiter geöffnet (aufgefahren) und nach einem Sperren der Düsenringvorrichtung in der geschlossensten Stellung, was einem Verstellen aller Verstellelemente der Düsenringvorrichtung in den ausgefahrenen Zustand entspricht, wird das Hauptregelventil komplett geöffnet. Ab diesem Zeitpunkt übernimmt die Verstelleinrichtung der Düsenringvorrichtung die weitere Reglung (bzw. Steuerung) der Dampfturbinenleistung.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher beschrieben.
    • Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt einer Düsenringvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • Fig. 2A zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Düsenringvorrichtung im eingefahrenen Zustand gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • Fig. 2B zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Düsenringvorrichtung im halb ausgefahrenen Zustand gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • Fig. 2C zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Düsenringvorrichtung im ausgefahrenen Zustand gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • Fig. 3 zeigt eine Dampfturbine mit Düsenringvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
    • Fig. 4 zeigt ein Schaltschema einer Düsenringvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
    • Fig. 5 zeigt ein Schaltschema einer Düsenringvorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
    Detaillierte Beschreibung von exemplarischen Ausführungsformen
  • Gleiche oder ähnliche Komponenten sind in den Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
  • Fig. 1 zeigt eine Düsenringvorrichtung 100 für eine Dampfturbine 300 (siehe Fig. 3). Die Düsenringvorrichtung 100 weist einen Trägerring 101, eine erste Schaufel 103 und eine zweite Schaufel 104 auf. Der Trägerring 101 erstreckt sich entlang einer Umfangsrichtung 102. Die erste Schaufel 103 ist an dem Trägerring 101 angeordnet und erstreckt sich von dem Trägerring 101 entlang einer Radialrichtung 312. Die zweite Schaufel 104 ist an dem Trägerring 101 angeordnet und erstreckt sich von dem Trägerring 101 in der Radialrichtung 312. Die zweite Schaufel 104 ist von der ersten Schaufel 103 entlang der Umfangsrichtung 102 beabstandet angeordnet, so dass ein Strömungskanal 105 zwischen der ersten Schaufel 103 und der zweiten Schaufel 104 bereitstellbar ist. Zumindest die erste Schaufel 103 weist einen ersten Grundkörper 106 und ein erstes Verstellelement 107 auf. Das erste Verstellelement 107 ist derart relativ zu dem ersten Grundkörper 106 verstellbar angeordnet, dass ein Schaufelabstand 108 zwischen dem ersten Verstellelement 107 und der zweiten Schaufel 104 veränderbar ist.
  • Zur besseren Übersichtlichkeit ist in Fig. 1 lediglich die erste Schaufel 103 mit dem ersten Verstellelement 107, welches um seine Drehachse 122 drehbar angeordnet ist, und dem ersten Grundkörper 106 dargestellt. Des Weiteren ist die zweite Schaufel 104 mit einem zweiten Verstellelement 117, welches um seine Drehachse 122' drehbar angeordnet ist, und ein zweiter Grundkörper 116 dargestellt. In Umfangsrichtung 102 können entsprechend eine Vielzahl erster Schaufeln 103 und/oder zweiter Schaufeln 104 an dem Trägerring 101 angeordnet sein.
  • Wie ebenfalls in Fig. 1 dargestellt bestehen das erste Verstellelement 107 aus einem ersten Abschnitt 110, welcher sich entlang einer Aufnahmenut 210 (siehe Fig. 2) in Radialrichtung 312 (siehe Fig. 3) erstreckt und einem zweiten Abschnitt 120, welcher in dem Trägerring 101 angeordnet ist.
  • Die Umfangsrichtung 102 ist in Fig. 1 als im Uhrzeigersinn verlaufend gezeigt. Das bedeutet mit anderen Worten, dass entlang der Umfangsrichtung 102 zunächst die erste Schaufel 103 und dann die zweite Schaufel 104 angeordnet ist.
  • Der Strömungskanal 105 ist der Abstand zwischen zwei benachbart angeordneten Schaufeln. Der Strömungskanal 105 wird auch als Düse bezeichnet. Durch den Strömungskanal 105 strömt das Arbeitsfluid in die erste Laufreihe ein, welche entlang der Drehachse stromabwärts relativ zu der Düsenringvorrichtung 100 angeordnet ist.
  • Der Grundkörper 106, 116 ist der Abschnitt der ersten Schaufel 103 bzw. der zweiten Schaufel 104, welcher in die Radialrichtung aus der Aufnahmenut 210 herausragt. Dabei sind Schaufel 103, 104 und Trägerring 101 formschlüssig oder kraftschlüssig miteinander verbunden, so dass an der Übergangsstelle zwischen Grundkörper 106, 116 und Trägerring 101 keine relative Bewegung möglich ist.
  • Das Verstellelement 107 bzw. 117 ist relativ zum Grundkörper 106 bzw. 116 und damit auch relativ zum Trägerring 101 verstellbar. Das Verstellelement 107 bzw. 117 weist eine radial verlaufende Strömungskante (Kontur von Schaufel 103 bzw. 104) auf, welche entlang der gesamten radialen Länge des Strömungskanals 105 verläuft.
  • Der Schaufelabstand 108 ist der lichte Abstand zwischen dem ersten Verstellelement 107 und der zweiten Schaufel 104. Durch ein Verstellen des ersten Verstellelements 107 wird der Schaufelabstand 108 zwischen dem Verstellelement 107 und der zweiten Schaufel 104 und somit der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals 105 verändert.
  • Das erste Verstellelement 107, welches drehbar ist, ist bolzenähnlich ausgebildet. Dabei ist das Verstellelement 107 bzw. 117 drehbar um seine Drehachse 122 bzw. 122' rotierbar und kann somit seine relative Lage im Raum verändern.
  • Die Aufnahmenut 210 ist als eine Aussparung im Grundkörper 106 ausgebildet. Das Verstellelement 107 wird in ihr geführt und nimmt eine definierte Lage relativ zum Grundkörper 106 ein. Die Aufnahmenut 210 ist derart ausgebildet, dass sich das Verstellelement 107 im dargestellten teilweise ausgefahrenen Zustand zu einem großen Teil in der Aufnahmenut 210 befindet und mit einem Abschnitt des Verstellelements 107 in den Strömungskanal 105 ragt.
  • Der erste Abschnitt 110 ist der Anteil des zweiten Verstellelements 117, welcher sich in Radialrichtung entlang der Aufnahmenut 210 erstreckt und zusammen mit dem Grundkörper 116 im dargestellten teilweise ausgefahrenen Zustand eine Strömungsfläche der zweiten Schaufel 104 bildet. Der erste Abschnitt weist beispielsweise die Strömungskante auf, mit welcher der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals 105 einstellbar ist.
  • Der zweite Abschnitt 120 ist der weitere Anteil des zweiten Verstellelements 117, welcher sich in Radialrichtung 312 von dem ersten Abschnitt 110 durch den Trägerring 101 erstreckt und an den Trägerring 101 gekoppelt ist. Der erste Abschnitt 110 und der zweite Abschnitt 120 sind in Radialrichtung 312 hintereinander angeordnet.
  • Fig. 2A bis Fig. 2C zeigen beispielhafte Betriebszustände des ersten Verstellelements 107 und des zweiten Verstellelements 117 der Düsenvorrichtung 100 aus Fig. 1.
  • Fig. 2A zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts der Düsenringvorrichtung 100, in welcher die Verstellelemente 107, 117 im eingefahrenen Zustand abgebildet sind.
  • Fig. 2B zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts der Düsenringvorrichtung 100, in welcher die Verstellelemente 107, 117 im halb ausgefahrenen Zustand abgebildet sind.
  • Fig. 2C zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts der Düsenringvorrichtung 100, in welcher die Verstellelemente 107, 117 im ausgefahrenen Zustand abgebildet sind.
  • In Fig. 2A bis Fig. 2C ist die Umfangsrichtung 102 in der Abbildung von unten nach oben verlaufend dargestellt.
  • In Fig. 2A bis Fig. 2C sind jeweils die erste Schaufel 103, die zweite Schaufel 104 und ein Ausschnitt der dritten Schaufel 214 gezeigt. In der Darstellung des eingefahrenen Zustands (siehe Fig. 2A) ist eine homogene Strömungsfläche 203, welche aus Verstellelement 106 bzw. 116 und Grundkörper 107 bzw. 117 gebildet ist, erkennbar. Zwischen dem ersten Verstellelement 107 der ersten Schaufel 103 und der zweiten Schaufel 104 ist ein maximaler Schaufelabstand 211, welcher den eingefahrenen Zustand des Verstellelements definiert, erkennbar. Auch ist ein weiterer Schaufelabstand 208 zwischen der zweiten Schaufel 104 und der dritten Schaufel 214 erkennbar.
  • In Fig. 2B ist im halb ausgefahrenen Zustand gut der Übergang zwischen eingefahrenen Zustand und ausgefahrenen Zustand erkennbar und die sich daraus ergebende kontinuierliche Einstellmöglichkeit des Schaufelabstands. Außerdem ist die Aufnahmenut 210 gut erkennbar.
  • In Fig. 2C ist der ausgefahrene Zustand dargestellt, bei dem der Schaufelabstand 108 ein minimaler Schaufelabstand 212 ist. Das Verstellelement 107, 117 ist in einer Bohrung 213 drehbar angeordnet.
  • Fig. 3 zeigt eine Dampfturbine, in der die Düsenringvorrichtung 100 aus Fig. 1 stromaufwärts von einem Laufschaufelsystem 310 angeordnet ist. Eine Verstelleinrichtung 303 der Düsenringvorrichtung 100 weist einen freien Endabschnitt 302 und einen Verstellhebel 301 auf. Die Strömungsrichtung des Arbeitsfluids ist in Fig. 3 von links nach rechts verlaufend definiert. Die Radialrichtung 312 erstreckt sich von der Drehachse der Dampfturbine ausgehend nach außen.
  • Der freie Endabschnitt 302 liegt am von der Drehachse der Dampfturbine 300 aus betrachteten radial äußeren Ende der Schaufel 103. Der Verstellhebel 301 ist zwischen dem freien Endabschnitt 302 und der Verstelleinrichtung 303 außerhalb des Strömungskanals 105 jeweils derart fest verbunden, dass der Verstellhebel 301 eine Bewegung der Verstelleinrichtung 303 z.B. in eine Drehbewegung des Verstellelements 107 bzw. 117 verwandelt. Die Verstelleinrichtung 303 ist außerhalb des Strömungskanals 105 angeordnet und mit dem Verstellhebel 301 gekoppelt. Die Verstelleinrichtung 303 weist einen hydraulischen, pneumatischen oder elektrischen Antrieb auf. Die Verstelleinrichtung 303 ist mittels einer Steuereinheit steuerbar, sodass gezielt der Verstellhebel 301 und folglich über den freien Endabschnitt 302 der Strömungsquerschnitt des Strömungskanals 105 einstellbar ist.
  • Es kann eine Vielzahl weiterer Verstellelemente 107 bzw. 117 von weiteren Schaufeln 103, 104 bzw. 214, welche entlang der Umfangsrichtung 102 an den Trägerring 101 angeordnet sind, vorhanden und individuell mittels entsprechender Verstellelemente 107, 117 einstellbar sein. Somit kann über den gesamten Umfang der Düsenringvorrichtung 100 ein bestimmtes Durchströmungsprofil an Arbeitsfluid bzw. Dampf durch die jeweiligen Strömungskanäle 105 zwischen den entsprechenden Schaufeln 103, 104 bzw. 214 eingestellt werden. Somit kann eine effiziente und exakte Steuerung der Durchströmung der Düsenringvorrichtung 100 mit Arbeitsfluid erzielt werden.
  • Fig. 4 zeigt ein Schaltschema einer Düsenringvorrichtung 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Düsenringvorrichtung 100 ist in einem Gehäuse 450 untergebracht. Die Verstelleinrichtung 303 ist außerhalb des Gehäuses 450 angeordnet und über den Verstellhebel 301 mit den Verstellelementen 107 bzw. 117 und somit mit einem Inneren des Gehäuses 450 verbunden. Das zuströmende Arbeitsfluid der Dampfturbine wird über eine Leitung 403 zugeführt. Das Arbeitsfluid durchströmt ein Schnellschlussventil 401 und ein Hauptregelventil 402 bevor es der Düsenringvorrichtung zugeführt wird.
  • Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist die Düsenringvorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung (in Fig. 4 dargestellt) weniger Bauteile außerhalb des Gehäuses 450 auf, als die Düsenringvorrichtung gemäß dem Stand der Technik (in Fig. 5 dargestellt).
  • Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims (12)

  1. Düsenringvorrichtung (100) für eine Dampfturbine (300), die Düsenringvorrichtung aufweisend
    einen Trägerring (101), welcher sich entlang einer Umfangsrichtung (102) erstreckt,
    eine erste Schaufel (103), welche an dem Trägerring (101) angeordnet ist und sich von dem Trägerring (101) entlang einer Radialrichtung (312) erstreckt,
    eine zweite Schaufel (104), welche an dem Trägerring (101) angeordnet ist und sich von dem Trägerring (101) in der Radialrichtung (312) erstreckt,
    wobei die zweite Schaufel (104) von der ersten Schaufel (103) entlang der Umfangsrichtung (102) beabstandet angeordnet ist, so dass ein Strömungskanal (105) zwischen der ersten Schaufel (103) und der zweiten Schaufel (104) bereitstellbar ist, wobei zumindest die erste Schaufel (103) einen ersten Grundkörper (106) und ein erstes Verstellelement (107) aufweist, wobei das erste Verstellelement (107) derart relativ zu dem ersten Grundkörper (106) verstellbar angeordnet ist, dass ein Schaufelabstand (108) zwischen dem ersten Verstellelement (107) und der zweiten Schaufel (104) veränderbar ist.
  2. Düsenringvorrichtung gemäß Anspruch 1,
    wobei das erste Verstellelement (107) zwischen einem eingefahrenen Zustand, in welchem ein maximaler Schaufelabstand (211)zwischen dem ersten Verstellelement (107) und der zweiten Schaufel (104) vorliegt, und einem ausgefahrenen Zustand, in welchem ein minimaler Schaufelabstand (212) zwischen dem ersten Verstellelement (107) und der zweiten Schaufel (104) vorliegt, verstellbar ist.
  3. Düsenringvorrichtung gemäß Anspruch 2,
    wobei das erste Verstellelement (107) derart ausgebildet ist, dass in dem eingefahrenen Zustand zwischen dem ersten Verstellelement (107) und dem ersten Grundkörper (106) eine gemeinsame homogene Strömungsfläche (203) ausgebildet ist.
  4. Düsenringvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Verstellelement (107) ein- und ausfahrbar an dem ersten Grundkörper (106) derart angeordnet ist, dass der Schaufelabstand (108) zwischen dem ersten Verstellelement (107) und der zweiten Schaufel (104) veränderbar ist.
  5. Düsenringvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Verstellelement (107) eine Drehachse (122) ausbildet, um welche das erste Verstellelement (107) an dem ersten Grundkörper (106) derart drehbar angeordnet ist, dass der Schaufelabstand (108) zwischen dem ersten Verstellelement (107) und der zweiten Schaufel (104) veränderbar ist.
  6. Düsenringvorrichtung für eine Dampfturbine gemäß Anspruch 5,
    wobei der erste Grundkörper (106) eine Aufnahmenut (210) aufweist,
    wobei das erste Verstellelement (107) in der Aufnahmenut (210) angeordnet ist,
    wobei das erste Verstellelement (107) derart um die Drehachse (122) drehbar angeordnet ist, dass das erste Verstellelement (107) in Richtung zweiter Schaufel (104) von der Aufnahmenut (210) hinein- oder hinausdrehbar ist.
  7. Düsenringvorrichtung gemäß Anspruch 6, ferner aufweisend eine Verstelleinrichtung (303),
    wobei das erste Verstellelement (107) einen ersten Abschnitt (110) aufweist, welcher in der Aufnahmenut (210) angeordnet ist,
    wobei das erste Verstellelement (107) einen zweiten Abschnitt (120) aufweist, welcher in die Radialrichtung (312) aus der Aufnahmenut (210) herausragt,
    wobei der zweite Abschnitt (120) einen freien Endabschnitt (302) ausbildet, und
    wobei das erste Verstellelement (107) an dem freien Endabschnitt (302) einen Verstellhebel (301) aufweist, welcher an dem ersten Verstellelement (107) einerseits und der Verstelleinrichtung (303) andererseits derart gekoppelt ist, dass mit der Verstelleinrichtung (303) mittels Verschiebens des Verstellhebels (301) ein Drehen des ersten Verstellelements (107) steuerbar ist.
  8. Düsenringvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zweite Schaufel (104) einen zweiten Grundkörper (206) und ein zweites Verstellelement (207) aufweist,
    wobei das zweite Verstellelement (207) derart relativ zu dem zweiten Grundkörper (206) verstellbar angeordnet ist, dass ein weiterer Schaufelabstand (208) zwischen dem zweiten Verstellelement (207) und einer dritten Schaufel (214), welche von der zweiten Schaufel (104) entlang der Umfangsrichtung (102) beabstandet angeordnet ist, veränderbar ist.
  9. Düsenringvorrichtung gemäß Anspruch 8,
    wobei die zweite Schaufel (104) ein weiteres zweites Verstellelement aufweist,
    wobei das weitere zweite Verstellelement derart relativ zu dem zweiten Grundkörper (206) verstellbar angeordnet ist, dass der Schaufelabstand zwischen dem weiteren zweiten Verstellelement der zweiten Schaufel (104) und dem ersten Verstellelement (107) veränderbar ist.
  10. Dampfturbine (300), aufweisend
    eine Düsenringvorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 und
    ein Laufschaufelsystem (310),
    wobei die Düsenringvorrichtung stromaufwärts des Laufschaufelrings angeordnet ist.
  11. Verfahren zum Herstellen einer Düsenringvorrichtung (100) für eine Dampfturbine (300), das Verfahren aufweisend
    Bereitstellen eines Trägerrings (101), welcher sich entlang einer Umfangsrichtung (102) erstreckt,
    Bereitstellen einer ersten Schaufel (103), welche an dem Trägerring (101) angeordnet ist, so dass sich die erste Schaufel (103) von dem Trägerring (101) entlang einer Radialrichtung (312) erstreckt,
    Bereitstellen einer zweiten Schaufel (104), welche an dem Trägerring (101) angeordnet ist, so dass sich die zweite Schaufel (104) von dem Trägerring (101) in der Radialrichtung (312) erstreckt,
    wobei die zweite Schaufel (104) von der ersten Schaufel (103) entlang der Umfangsrichtung (102) beabstandet angeordnet ist, so dass ein Strömungskanal (105) zwischen der ersten Schaufel (103) und der zweiten Schaufel (104) bereitstellbar ist, wobei zumindest die erste Schaufel (103) einen ersten Grundkörper (106) und ein erstes Verstellelement (107) aufweist,
    verstellbares Anordnen des ersten Verstellelements (107) derart relativ zu dem ersten Grundkörper (106), dass ein Schaufelabstand (108) zwischen dem ersten Verstellelement (107) und der zweiten Schaufel (104) veränderbar ist.
  12. Verfahren gemäß Anspruch 11 aufweisend,
    Bohren einer Bohrung (213) in den Trägerring (101), Anordnen des ersten Verstellelements (107) in dem Trägerring (101),
    Herauserodieren der ersten Schaufel (103) und der zweiten Schaufel (104) aus dem Trägerring (101) nach dem Anordnen des ersten Verstellelements (107), so dass zwischen der ersten Schaufel (103) und der zweiten Schaufel (104) der Strömungskanal (105) gebildet wird und das erste Verstellelement (107) eine homogene Strömungsfläche (203) mit dem ersten Grundkörper (106) ausbildet.
EP15167577.4A 2014-07-14 2015-05-13 Verstellbarer düsenring, herstellungsverfahren und dampfturbine Withdrawn EP2975223A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014213633.4A DE102014213633A1 (de) 2014-07-14 2014-07-14 Verstellbarer Düsenring

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2975223A1 true EP2975223A1 (de) 2016-01-20

Family

ID=53180563

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP15167577.4A Withdrawn EP2975223A1 (de) 2014-07-14 2015-05-13 Verstellbarer düsenring, herstellungsverfahren und dampfturbine

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2975223A1 (de)
DE (1) DE102014213633A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110761847B (zh) * 2019-10-30 2022-02-25 辽宁工程技术大学 一种涡轮增压器分体滑动式可调喷嘴环

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1041739B (de) * 1955-06-17 1958-10-23 Schweizerische Lokomotiv Verstellbarer Leitschaufelkranz fuer Axialturbomaschinen, insbesondere Axialgasturbinen
DE2743110A1 (de) * 1976-09-24 1978-03-30 Kronogaard Sven Olof Prof Leitvorrichtung fuer eine gasturbine
US4705452A (en) * 1985-08-14 1987-11-10 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation (Snecma) Stator vane having a movable trailing edge flap
US5683225A (en) * 1991-10-28 1997-11-04 General Electric Company Jet engine variable area turbine nozzle
GB2328723A (en) * 1997-08-28 1999-03-03 Gen Electric Variable area gas turbine nozzle
DE4203657C2 (de) * 1992-02-08 2000-02-17 Abb Patent Gmbh Verfahren zur Herstellung eines zur Strömungsleitung bei Turbinen dienenden Zwischenbodens
DE102010007335A1 (de) * 2010-02-09 2011-08-11 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Laufrad einer Regelstufe einer Dampfturbine und Dampfturbine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1041739B (de) * 1955-06-17 1958-10-23 Schweizerische Lokomotiv Verstellbarer Leitschaufelkranz fuer Axialturbomaschinen, insbesondere Axialgasturbinen
DE2743110A1 (de) * 1976-09-24 1978-03-30 Kronogaard Sven Olof Prof Leitvorrichtung fuer eine gasturbine
US4705452A (en) * 1985-08-14 1987-11-10 Societe Nationale D'etude Et De Construction De Moteurs D'aviation (Snecma) Stator vane having a movable trailing edge flap
US5683225A (en) * 1991-10-28 1997-11-04 General Electric Company Jet engine variable area turbine nozzle
DE4203657C2 (de) * 1992-02-08 2000-02-17 Abb Patent Gmbh Verfahren zur Herstellung eines zur Strömungsleitung bei Turbinen dienenden Zwischenbodens
GB2328723A (en) * 1997-08-28 1999-03-03 Gen Electric Variable area gas turbine nozzle
DE102010007335A1 (de) * 2010-02-09 2011-08-11 Siemens Aktiengesellschaft, 80333 Laufrad einer Regelstufe einer Dampfturbine und Dampfturbine

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014213633A1 (de) 2016-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2953333C1 (de) Turbinenabdampfstutzen
EP2960438A1 (de) Leitschaufelvorrichtung für eine gasturbine sowie gasturbine mit einer solchen leitschaufelvorrichtung
DE3705026A1 (de) Propellermodul fuer ein gasturbinentriebwerk
EP1113145A1 (de) Schaufel für Gasturbinen mit Drosselquerschnitt an Hinterkante
DE4214775A1 (de) Dampfturbine mit einem Drehschieber
DE102007007090A1 (de) Gasturbine mit Kühlluft-Übertragungssystem
DE2953300C1 (de) Abdampfstutzen einer Turbine
EP2591213B1 (de) Verdichter und zugehörige gasturbine
DE102011014120A1 (de) Vorrichtung zum Einbringen eines Gasstroms
WO2006024597A1 (de) Dampfturbine
EP2886807B1 (de) Gekühlte flanschverbindung eines gasturbinentriebwerks
DE967498C (de) Laufschaufelbefestigung bei Axialstroemungsmaschinen
EP2975223A1 (de) Verstellbarer düsenring, herstellungsverfahren und dampfturbine
EP3431707A1 (de) Schaufel, schaufelkranz, schaufelkranzsegment und strömungsmaschine
DE4214773A1 (de) Dampfturbine mit einem Drehschieber zur Steuerung des Dampfdurchsatzes
DE102017222817A1 (de) Turbinenmodul für eine strömungsmaschine
EP2397655B1 (de) Stellventil für eine Dampfturbine
EP2788586B1 (de) Schaufelkranz für eine axialturbomaschine und verfahren zum justieren der schluckfähigkeit des schaufelkranzes
DE10111187C1 (de) Dampfleitungsverschlußventil und Dampfturbinenanlage mit Dampfleitungsverschlußventil
DE102022104835B4 (de) Gasentspannungsvorrichtung mit Strömungsbeeinflussungsvorrichtung
DE102022004743B4 (de) Gasentspannungsvorrichtung mit Strömungsbeeinflussungsvorrichtung
EP2884052B1 (de) Rotor für eine strömungsmaschine mit geschlossenem strömungskonturring und verfahren zur herstellung desselben
EP3969740B1 (de) Windenergieanlage und windenergieanlagen-rotorblatt
EP1598537B1 (de) Dampfturbinen-Körper, Verfahren zum Kühlen einer Dampfturbine sowie Verwendung
DE102011006658A1 (de) Wirkungsgraderhöhung einer Regelstufe einer Gleichdruckturbine

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20160721