WO2015014681A1 - Gehäuse, insbesondere aussengehäuse für eine niederdruckdampfturbine - Google Patents

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sheet metal
annular
stiffening means
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David Barkowski
Manuel Ettler
Ralf Hoffacker
Bora Kocdemir
Simon Voss
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/28—Supporting or mounting arrangements, e.g. for turbine casing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/10—Two-dimensional
    • F05D2250/12—Two-dimensional rectangular
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/10—Two-dimensional
    • F05D2250/14—Two-dimensional elliptical
    • F05D2250/141—Two-dimensional elliptical circular

Definitions

  • Housing in particular outer housing for a low-pressure steam turbine
  • the invention relates to a housing, in particular a abandonedge ⁇ housing for a low-pressure steam turbine, according to the preamble of claim 1.
  • a housing especially an outer housing for a low-pressure steam turbine, is known from EP 0 575 642 AI.
  • the outer housing is designed here as welded constructions and consists of an upper part and a supporting lower part.
  • the supporting base is connected to the bottom of the capacitor. Together, these then form a closed space to the environment in which atmospheric pressure prevails. Because inside the outer housing but the
  • Condenser pressure which is usually in the two-digit millibar range, is present, the full ambient pressure acts on the outer housing. Due to the construction of the réellege ⁇ koruses as large-area sheet metal construction, this results in a problem that large forces act on these outer shell of large-area sheet metal ⁇ walls, and thus to deformation of the same comes. Corresponding stiffeners are therefore provided to improve the rigidity of the outer housing. In addition usually come on the upper part of outer stiffening ribs and in the lower part, with welded capacitor, inner stiffening rods, which are arranged in a kind of a truss structure used. But this inner truss-like construction of the stiffening rods has the
  • the object of the invention is to provide a housing which overcomes these disadvantages.
  • This object is achieved with the housing, in particular an outer ⁇ housing for a low-pressure steam turbine with the features of claim 1.
  • the housing in particular an outer ⁇ housing for a low-pressure steam turbine with the features of claim 1.
  • the stiffening rings can thus have a slightly smaller outer diameter and the remaining gaps between the annular stiffening means and the metal walls of the housing are then closed by the introduced into the columns pass wedges or other intermediate elements for closing the remaining column, so that the components then, for. B. can be joined together by welding.
  • the annular stiffening means may be provided in different vertical planes of the housing and welded to the inside of the sheet metal walls of the Ge ⁇ housing.
  • the annular stiffening means are arranged in the vertical planes respectively HO- rizontal so that a plurality of annular auctioning ⁇ Fung agents are parallel to each other to lie.
  • the effect according to the invention is still given even if the annular stiffening means are almost horizontal, that is to say are arranged with slight angular deviations from the horizontal, to each other in different vertical planes. If the annular stiffening means are nearly circular, they support the sheet metal walls of the housing at the locations of the sheet metal wall surfaces where, owing to the large pressure difference, the greatest deformation is present, namely in the middle between two sheet metal wall edges.
  • the support of the sheet metal walls takes place decentrally at points which lie closer to the sheet-metal wall edges. Be in directly superposed vertical planes such oval annular encryption stiffener at 90 degrees to each other twisted at ⁇ sorted, a support of the sheet walls and thus stiffness at various locations of the sheet metal walls can be achieved. The stiffness can be further improved if oval and nearly circular stiffeners alternate over the various vertical planes and so on
  • FIG. 1 schematically shows a first embodiment with na ⁇ hezu circular stiffening ring
  • FIG. 1 Shown in FIG. 1 is a plan view of a lower part 1 of the housing with a welded capacitor of a low-pressure steam turbine.
  • Large-scale lateral metal walls 2 on a rectangular - here square - base limit the volume of this base and form together with the upper part of the housing of the low-pressure steam turbine.
  • the four lateral sheet-metal walls 2 are each provided at their edges. nander and welded to the bottom plate.
  • the sheet metal walls 2 do not have sufficient inherent rigidity due to their large sheet metal structures themselves. Due to the large difference in pressure between ambient and ummantel- th volume may thus come to dents, so that safe operation of the low pressure steam turbine is ⁇ guaranteed not ge.
  • Ring-shaped stiffening agent Rl are therefore according to the invention for stiffening the large-area sheet metal walls provided, which coexist with the simplest possible structure and thus a low cost and installation effort aufwei ⁇ sen.
  • the annular stiffening means Rl then absorb the forces acting on the sheet metal walls due to the high pressure difference between the environment and the interior.
  • ⁇ f istsstoff Rl is formed almost circular.
  • the forces resulting from the pressure difference can be absorbed precisely at the points of the sheet metal walls 2, where they are weakest for a force ⁇ action Have point, namely in the middle between two edges of a large-scale sheet metal wall.
  • the outer dimensions of the annular stiffening means need not have accurately fitting dimensions in relation to the internal dimensions of the inserted Schlos ⁇ Senen by the sheet metal walls 2 volume. Rather, at the points 3 here not shown pass wedges in possibly existing gaps between the at least one annular stiffening means Rl and the sheet metal walls 2 of the lower part 1 is introduced and then with the stiffening means Rl be welded to the sheet metal walls 2. Important is finally ⁇ finally always only that the stiffening cooperate with the metal walls so that an unallowed buckling of the metal walls is prevented.
  • annular stiffening means In Figure 2, a second embodiment of the annular stiffening means is shown.
  • the annular auctioning ⁇ Fung medium R2 and R3 are oval here and 90 degrees rotated against each other in two different vertical levels in the lower part 1 is introduced and welded to the sheet metal walls. 2
  • the annular stiffening means R2 and R3 support due to their oval shape, the metal walls 2 now at points 3 which are closer to the edges. If these two vertical planes lie next to one another without any appreciable distance, the annular reinforcing means can additionally be welded together at the nodal points 4 or joined together in any other way.
  • the present invention is not limited to the two previously described embodiments for a low-mounted capacitor. Rather, it is also applicable to any type of housing structure of steam turbines, which have a nearly rectangular cross-section and which are loaded by external pressure, such as the adjacent to the bottom of the condenser housing or low-pressure steam turbine outer casing or low-pressure steam turbine outer casing for others Appearances as the outflow down.
  • the basic idea is that, for housings that have a rectangular cross-section due to other constraints, an annular stiffener, which per se has the most favorable structure to withstand the given load, is used for stiffening.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse, insbesondere ein Außengehäuse für eine Niederdruckdampfturbine, das in seiner Grundfläche einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist und wobei seitliche Blechwände (2) mit ihren Flächen Teile des Gehäuses bilden. Zur Versteifung der Blechwände (2) ist zumindest ein ringförmiges Versteifungsmittel (R1, R2, R3) eingebracht und so ausgebildet ist, dass es die Blechwände an Punkten der Flächen (3, 3') stützt.

Description

Beschreibung
Gehäuse, insbesondere Außengehäuse für eine Niederdruckdampf- turbine
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse, insbesondere ein Außenge¬ häuse für eine Niederdruckdampfturbine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein Beispiel für ein Gehäuse, speziell ein Außengehäuse für eine Niederdruck-Dampfturbine, ist aus der EP 0 575 642 AI bekannt. Das Außengehäuse ist hier als Schweißkonstruktionen ausgeführt und besteht aus einem Oberteil und einem tragenden Unterteil. Das tragende Unterteil ist unten mit dem Kondensa- tor verbunden. Zusammen bilden diese dann einen gegenüber der Umgebung, in der Atmosphärendruck vorherrscht, abgeschlossenen Raum. Da im Inneren des Außengehäuses aber der
Kondensatordruck, der sich üblicherweise im zweistelligen Millibar-Bereich bewegt, vorliegt, wirkt der volle Umgebungs- druck auf das Außengehäuse. Aufgrund der Bauform des Außenge¬ häuses als großflächige Blechkonstruktion ergibt sich so das Problem, dass große Kräfte auf diese äußere Hülle aus gro߬ flächigen Blechwänden wirken, und es so zu Verformungen derselben kommt. Zur Verbesserung der Steifigkeit des Außenge- häuses sind daher entsprechende Versteifungen vorgesehen. Dazu kommen üblicherweise am Oberteil äußere Versteifungsrippen und im Unterteil, mit angeschweißtem Kondensator, innere Versteifungstangen, die in einer Art einer Fachwerkskonstruktion angeordnet sind, zum Einsatz. Gerade diese innere fachwerks- artige Konstruktion der Versteifungsstangen hat aber den
Nachteil, dass diese einen sehr hohen Montageaufwand erfor¬ dert und damit hohe Kosten verursacht.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gehäuse bereitzustellen, das diese Nachteile überwindet. Diese Aufgabe wird mit dem Gehäuse, insbesondere einem Außen¬ gehäuse für eine Niederdruckdampfturbine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass zur inneren Versteifung der Blechwände des Gehäuses und insbesondere des Unterteils des Außengehäuses ei¬ ner Niederdruckdampfturbine nun anstelle der fachwerkartigen Konstruktion aus Versteifungsstangen zumindest ein ringförmiges Versteifungsmittel zur Versteifung der Blechwände in das Gehäuse eingebracht ist und so ausgebildet ist, dass es die Blechwände an Punkten der Flächen gezielt stützt, kann bei gleichbleibender Versteifungscharakteristik der Komplexitätsgrad der Versteifung verringert werden. Insgesamt ergibt sich so eine einfachere, schnellere und damit kostengünstigere Fertigung und Montage des Gehäuses.
Passkeile zwischen dem zumindest einen ringförmigen Versteifungsmittel und den Blechwänden erlauben, dass die Außenab¬ messungen des zumindest einen ringförmigen Versteifungsmit- tels nicht exakt den Ausfallmaßen der Innenabmessungen des
Gehäuses entsprechen müssen. Die Versteifungsringe können so einen etwas kleineren Außendurchmesser aufweisen und die verbleibenden Spalte zwischen ringförmigem Versteifungsmittel und den Blechwänden des Gehäuses werden dann durch die in die Spalten eingebrachten Passkeile oder andere Zwischenelemente zum Schließen der verbleibenden Spalte geschlossen, so dass die Bauteile anschließend, z. B. durch schweißen miteinander verbunden werden können. Je nach geforderter Steifigkeit können die ringförmigen Versteifungsmittel in verschiedenen vertikalen Ebenen des Gehäuses vorgesehen und mit der Innenseite der Blechwände des Ge¬ häuses verschweißt sein. Vorzugsweise sind die ringförmigen Versteifungsmittel dabei in den vertikalen Ebenen jeweils ho- rizontal angeordnet, so dass mehrere ringförmige Verstei¬ fungsmittel parallel zueinander zum Liegen kommen. Die erfindungsgemäße Wirkung ist aber auch dann noch gegeben, wenn die ringförmigen Versteifungsmittel nahezu horizontal, das heißt mit geringen Winkelabweichungen aus der Horizontalen heraus, zueinander in verschiedenen vertikalen Ebenen angeordnet sind . Sind die ringförmigen Versteifungsmittel nahezu kreisrund, stützen sie die Blechwände des Gehäuses an den Stellen der Blechwandflächen an denen aufgrund des großen Druckunterschieds die größte Verformung vorliegt, nämlich in der Mitte zwischen jeweils zwei Blechwandkanten.
Sind die ringförmigen Versteifungsmittel oval, erfolgt die Stützung der Blechwände dezentral an Stellen, die näher an den Blechwandkanten liegen. Werden in direkt übereinander liegenden vertikalen Ebenen solche ovalen ringförmigen Ver- steifungsmittel jeweils um 90 Grad gegeneinander verdreht an¬ geordnet, kann eine Stützung der Blechwänden und damit eine Steifigkeit an verschiedenen Stellen der Blechwände erreicht werden. Die Steifigkeit kann noch weiter verbessert werden, wenn sich ovale und nahezu kreisrunde Versteifungsmittel über die verschiedenen vertikalen Ebenen abwechseln und so die
Blechwände in jeder der Ebenen an verschiedenen Stellen der Wandfläche stützen.
Die Erfindung soll nun anhand der nachfolgenden Figuren be spielhaft erläutert werden. Es zeigen:
FIG 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel mit na¬ hezu kreisrundem Versteifungsring,
FIG 2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel mit
ovalen Versteifungsringen.
In FIG 1 dargestellt ist eine Draufsicht auf ein Unterteil 1 des Gehäuses mit angeschweißtem Kondensator einer Niederdruckdampfturbine. Großflächige seitliche Blechwände 2 auf einer rechteckigen - hier quadratischen - Grundfläche begrenzen das Volumen dieses Unterteils und bilden zusammen mit dem Oberteil das Gehäuse der Niederdruckdampfturbine . Die vier seitlichen Blechwände 2 sind jeweils an ihren Kanten mitei- nander und mit dem Bodenblech verschweißt. Die Blechwände 2 weisen aufgrund ihrer großflächigen Blechkonstruktionen selbst keine ausreichende inhärente Steifigkeit auf. Aufgrund des großen Druckunterschieds zwischen Umgebung und ummantel- ten Volumen kann es somit zu Einbeulungen kommen, so dass ein sicherer Betrieb der Niederdruckdampfturbine nicht mehr ge¬ währleistet ist.
Erfindungsgemäß sind deshalb zur Versteifung der großflächi- gen Blechwände ringförmige Versteifungsmittel Rl vorgesehen, die gleichzeitig aber auch einen möglichst einfachen Aufbau und damit einen geringen Kosten- und Montageaufwand aufwei¬ sen. Die ringförmigen Versteifungsmittel Rl nehmen dann die Kräfte auf, die aufgrund des hohen Druckunterschieds zwischen Umgebung und Innerem auf die Blechwände wirken. In dem in FIG 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist für ein Unterteil 1 mit quadratischer Grundfläche dieses ringförmige Verstei¬ fungsmittel Rl nahezu kreisrund ausgebildet. Wird es zudem so bemessen, dass es nach dem Einbringen in das Unterteil 1 die Blechwände 2 an den Stellen 3 stützt, können die aufgrund des Druckunterschieds entstehenden Kräfte genau an den Punkten der Blechwände 2 aufgenommen werden, wo diese für eine Kraft¬ einwirkung ihren schwächsten Punkt aufweisen, nämlich in der Mitte zwischen zwei Kanten einer großflächigen Blechwand. Je nach Höhe des Unterteils 1 kann es vorteilhaft sein, mehrere solcher ringförmigen Versteifungsmittel Rl in mehreren vertikalen und voneinander beabstandeten Ebenen übereinander anzuordnen und an den Stellen 3 mit den Blechwänden 2 zu verschweißen .
Vorzugsweise müssen die Außenabmessungen der ringförmigen Versteifungsmittel aber keine passgenauen Maße in Bezug auf die Innenabmessungen des durch die Blechwände 2 eingeschlos¬ senen Volumens aufweisen. Vielmehr können an den Stellen 3 hier nicht näher dargestellte Passkeile in möglicherweise vorhandenen Spalten zwischen dem zumindest einen ringförmigen Versteifungsmittel Rl und den Blechwänden 2 des Unterteils 1 eingebracht und anschließend mit dem Versteifungsmittel Rl mit den Blechwänden 2 verschweißt werden. Wichtig ist letzt¬ endlich immer nur, dass die Versteifungsmittel so mit den Blechwänden zusammenwirken, dass ein unzulässiges Einbeulen der Blechwände verhindert wird.
In FIG 2 ist eine zweite Ausführungsform der ringförmigen Versteifungsmittel dargestellt. Die ringförmigen Verstei¬ fungsmittel R2 und R3 sind hier oval ausgebildet und um 90 Grad gegeneinander verdreht in zwei verschiedene vertikale Ebenen in das Unterteil 1 eingebracht und mit den Blechwänden 2 verschweißt. Die ringförmigen Versteifungsmittel R2 und R3 stützen aufgrund ihrer ovalen Form die Blechwände 2 jetzt an Stellen 3 die näher an den Kanten liegen. Liegen diese beiden vertikalen Ebenen ohne nennenswerten Abstand untereinan- der, können die ringförmigen Versteifungsmittel zusätzlich an den Knotenpunkten 4 miteinander verschweißt oder auf jede andere Art miteinander verbunden werden.
Die vorliegende Erfindung ist dabei nicht auf die zwei zuvor beschriebenen Ausführungsformen für einen tief aufgestellten Kondensator beschränkt. Vielmehr ist sie auch auf jede Art von Gehäusestruktur von Dampfturbinen anwendbar, die einen nahezu rechteckigen Querschnitt haben und die durch äußeren Überdruck belastet sind, wie zum Beispiel auch das an dem Un- terteil angrenzende Kondensatorgehäuse oder Niederdruckdampf- turbinen Außengehäuse oder auch Niederdruckdampfturbinen Außengehäuse für andere AufStellungsarten als der Abströmung nach unten. Die grundlegende Idee ist, dass man für Gehäuse die aufgrund anderer Zwänge einen rechteckigen Querschnitt haben, ein ringförmiges Versteifungsmittel, das per se die günstigste Struktur aufweist um der gegebenen Belastung standzuhalten, zur Versteifung nutzt.

Claims

Patentansprüche
1. Gehäuse, insbesondere ein Außengehäuse für eine Nieder¬ druckdampfturbine, das in seiner Grundfläche einen im Wesent- liehen rechteckigen Querschnitt aufweist und wobei seitliche Blechwände (2) mit ihren Flächen Teile des Gehäuses bilden d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
zur Versteifung der Blechwände (2) zumindest ein ringförmiges Versteifungsmittel (R1,R2,R3) eingebracht und so ausgebildet ist, dass es die Blechwände an Punkten der Flächen (3,3λ) stützt .
2. Gehäuse nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
das Gehäuse ein Unterteil (1) eines Außengehäuses einer Nie¬ derdruckdampfturbine ist und zur Versteifung der Blechwände (2) des Unterteils (1) zumindest ein ringförmiges Verstei¬ fungsmittel (R1,R2,R3) in das Unterteil (1) eingebracht und so ausgebildet ist, dass es die Blechwände an Punkten der Flächen (3,3λ) stützt.
3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
Passkeile zwischen dem zumindest einen ringförmigen Verstei- fungsmittel (R1,R2,R3) und den Blechwänden (2) vorgesehen sind .
4. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
die ringförmigen Versteifungsmittel (R1,R2,R3) in verschiede¬ nen vertikalen Ebenen des Gehäuses vorgesehen sind.
5. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
die ringförmigen Versteifungsmittel (Rl) nahezu kreisrund sind .
6. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
die ringförmigen Versteifungsmittel (R2,R3) oval sind.
7. Gehäuse nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s
die ringförmigen Versteifungsmittel (R1,R2,R3) in verschiede¬ nen vertikalen Ebenen rund oder oval sind.
PCT/EP2014/065782 2013-08-01 2014-07-23 Gehäuse, insbesondere aussengehäuse für eine niederdruckdampfturbine WO2015014681A1 (de)

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