WO2021001068A1 - Turbine housing - Google Patents

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WO2021001068A1
WO2021001068A1 PCT/EP2020/059189 EP2020059189W WO2021001068A1 WO 2021001068 A1 WO2021001068 A1 WO 2021001068A1 EP 2020059189 W EP2020059189 W EP 2020059189W WO 2021001068 A1 WO2021001068 A1 WO 2021001068A1
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WO
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turbine housing
housing part
joint
turbine
designed
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PCT/EP2020/059189
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Inventor
Rüdiger BACKASCH
Bodo Weitz
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH & Co. KG
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Publication date
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    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
    • F01D25/265—Vertically split casings; Clamping arrangements therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/243—Flange connections; Bolting arrangements
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D2260/30—Retaining components in desired mutual position
    • F05D2260/31—Retaining bolts or nuts

Definitions

  • the invention relates to a turbine housing according to the Oberbe handle of independent claim 1.
  • Turbine housings for example steam turbine housings, are usually divided into two turbine housings in the radial direction.
  • a first turbine housing part is designed as a turbine housing upper part and a second turbine housing part is designed as a turbine housing lower part.
  • the multi-part design of the turbine housing facilitates or enables the rotor to be installed in the turbine housing.
  • the first turbine housing part and the second turbine housing part each have parting joint surfaces with which they lie against each other and form a parting joint.
  • the first turbine housing part is braced with the second turbine housing part by means of jointing screws and the jointing is thus sealed.
  • the turbine housing parts can be cast and manufactured as ge welded components.
  • Guide tool carriers are used to hold the guide vanes in the turbine housing.
  • the Leitzeugun are fixed in the axial direction by a groove-web connection in the turbine housing.
  • corresponding control tool carrier webs for receiving the control tool carrier are provided in the first and second turbine housings.
  • the reason for the leak in the area of the parting line is, in particular, the different temperature distribution within the turbine housing.
  • the temperature distribution is determined by the fluid temperature, the convective heat transfer between the fluid and the turbine housing parts as well as the heat radiation influenced.
  • the wall thickness of the Turbinengepurtei le is unevenly due to butt joint flanges, pipe connections, etc., which results in an uneven temperature distribution and thus stresses and strains in the turbine housing, which lead to leaks in the butt joint area. Due to high temperature gradients over the control tool carrier, there are often leaks in the area of the control tool carrier web.
  • the turbine housing according to the invention which is subdivided in the radial direction into a first turbine housing part and a second turbine housing part, wherein in the first turbine housing part and in the second turbine housing part at least one Leit Wegzansteg for receiving a Leit Wegns is provided and wherein the first turbine housing and the second turbine housing part on partial joint surfaces and form a parting joint and where the parting joint surfaces can be braced against one another by means of jointing screws, is characterized in that a receptacle for at least one jointing screw is formed in the Leit Wegbergersteg of the first turbine housing part and the second turbine housing part. Due to the inclusion in the Leitmaschinechtg a dividing joint screw can be significantly further inwards, i. H. be positioned closer to the inner edge of the parting line in the area of the guide tool carrier web. As a result, the contact pressure in the critical area of the joint can be increased and the joint tightness in the area of the guide tool carrier web can be increased.
  • the receptacle is designed as a through-hole through the guide tool support webs of the first turbine housing part and the second turbine housing part.
  • the joint screws can be designed in the form of a tie rod.
  • the tie rods enable high tensile stress and thus high contact pressures; on the other hand, the tie rods can be preheated in a simple manner before assembly and then installed in the cold turbine housing, which can compensate for the longitudinal expansion during operation of the turbine .
  • the receptacle is designed in such a way that one of the two turbine housing parts has a through-hole in the Leit Wegträ gersteg through hole and in the Leit Wegzansteg the other Turbi nengephinuseteils a threaded Sacklochboh tion is formed.
  • a receptacle designed in this way represents an alternative to the receptacle described in claim 2.
  • a further embodiment of the invention provides that the turbine housing is designed as a welded turbine housing, the turbine housing parts each having at least one upper shell and at least one guide tool carrier web welded into the upper shell, and the upper shell notched at least in the area of the joint surfaces and the guide tool carrier web formed in this way is that it protrudes through the notch.
  • welded turbine housings a simpler material and a smaller wall thickness can be realized, which leads to significant cost reductions.
  • An alternative embodiment of the invention provides that the turbine housing is designed as a cast turbine housing and the turbine housing parts are thickened toward the outside, at least in the area of the joint surfaces. Cast turbine housings can be subjected to higher tensile forces due to the higher material properties. Due to the thickening of the turbine housing parts, at least in the area of the parting joint surfaces, as an alternative to the welded turbine housing, the Parting joint screw can be placed in the Leitmaschinensteg.
  • FIG. 1 shows a turbine housing in a three-dimensional view according to the prior art
  • Figure 2 is a 3-dimensional sectional view through the in
  • Fig. 1 shown turbine housing
  • FIG. 3 shows an axial section through a turbine housing part of the turbine housing shown in FIG.
  • FIG. 4 shows a turbine housing according to the invention in a three-dimensional view
  • FIG. 5 shows an axial section through a turbine housing part of the turbine housing according to the invention shown in FIG. 4
  • FIG. 6 shows an exploded drawing through a turbine housing according to the invention to illustrate the upper shell
  • FIG. 7 shows an exploded drawing through a turbine housing according to the invention to illustrate the control tool carrier web.
  • FIG. 1 shows an embodiment of a turbine housing according to the prior art in 3-dimensional representation.
  • the turbine housing 1 is designed as a ge welded turbine housing.
  • the turbine housing 1 is divided into two parts in the radial direction, a first turbine housing part 2 and a second turbine housing part 3 below.
  • the two-part design of the turbine housing 1 facilitates or enables the assembly of a rotor in the turbine housing 1.
  • the first turbine housing part 2 and the second turbine housing part 3 have joint surfaces 5 with which they rest against one another and form a joint 6.
  • the joint surfaces 5 can be braced against each other by means of joint screws 7, which flanges 15, which are formed on the outside of the respective turbine housing part 2, 3, in the area of the joint surfaces 5. This is intended to seal the parting line 6 so that no working fluid can escape from the turbine housing 1 to the outside.
  • the turbine blades are attached to the so-called Leit tool carriers (not shown in the figures).
  • Leitmaschinen are held in the turbine housing 1 by a groove-web connection.
  • corresponding Leitmaschinenstege 4 for receiving the Leitmaschine carrier in the first turbine housing part 2 and in the second Turbi nengephin 3 are provided.
  • FIG. 2 shows a 3-dimensional sectional view through the turbine housing 1 shown in FIG. 1.
  • the guide tool support web 4 is designed in two parts and is welded into the respective turbine housing part 2, 3 with a precise fit.
  • the Leit Wegzansteg 4 protrudes into the turbine housing 1 and enlarges the parting joint surfaces 5 and thus also the parting line 6 in the area of the respective Leitmaschinensteg 4.
  • FIG. 4 shows a 3-dimensional representation of a turbine housing 1 according to the invention.
  • the basic structure corresponds to that of the turbine housing 1 described in FIG. 1.
  • the control tool support webs 4 the first turbine housing part 2 and the second housing part 3 have a receptacle 8 for at least one joint screw
  • the joint screw 7 By introducing a receptacle 8 for a joint screw 7, the joint screw 7 can be positioned significantly further inwards, i.e. in the direction of the turbine axis, which significantly improves the sealing effect.
  • FIG. Fig. 5 shows the same 3-dimensional sectional view as Fig. 2, however, through the turbine housing 1 according to the invention according to FIG. 4.
  • the guide tool carrier web 4 has an additional receptacle 8 compared to the prior art, which makes it possible to add a joint screw 7 to be placed directly in the guide carrier web 4.
  • the additional joint screw 7 is by ih- re position in Leit Wegnovsteg 4 spatially much further inside and thus arranged to the turbine axis. This results in significant advantages in terms of sealing the parting line 6.
  • the placement near the inner edge of the turbine housing 1 counteracts the opening forces of the working fluid and thereby ensures a secure seal of the parting line 6 with constant screw forces.
  • the turbine housing 1 is designed as a welded turbine housing, the turbine housing parts 2, 3 each having an upper shell 11, 12 and at least one guide tool support web 4 welded into the respective upper shell.
  • the upper shell 11, 12 is notched in the area directed towards the joint 6 and the guide tool support web 4 is correspondingly thickened in this area so that it protrudes through the notch 13.
  • a contact surface for the part joint screw is formed in the area of the thickening 13. The amount of welding required compared to the prior art is only slightly greater.
  • the receptacle 8 is designed in such a way that one of the two turbine housing parts 2, 3 has a through hole 9 in the guide tool support web 4 and a threaded blind hole 10 is formed in the other turbine housing parts 2, 3.
  • the acquisition can also share 2, 3 as a through hole in both turbine housing.
  • a tie rod is inserted through the through hole 9 and screwed on both sides.
  • FIGS. 6 and 7 once again illustrate the design of the turbine housing 1 according to the invention described in the exemplary embodiment according to FIGS. 4 and 5.
  • the upper shell 11, 12 is first notched in the area of the joint 6 so that an opening is created in this area ( see Figure 6).
  • a correspondingly designed guide carrier web 4 is then attached to the upper shell 11, 12 from the inside welded.
  • the guide carrier web 4 is designed in such a way that it is thickened in the area of the notch so that it extends through the opening of the upper shell 11, 12.
  • the guide carrier web 4 can additionally have a support surface for the joint screw 7.
  • the invention is not limited to welded turbine housings 1 be.
  • the turbine housing 1 can also be formed as a cast part. It is advantageous here that the turbine housing parts 2, 3 are thickened towards the outside at least in the area of the joint surfaces 5 in order to provide a better contact surface for the joint screw 7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

The invention relates to a turbine housing (1) which is divided into a first turbine housing part (2) and a second turbine housing part (3) in a radial direction, wherein at least one guide equipment support piece (4) for receiving a guide equipment support is provided in the first turbine housing part (2) and in the second turbine housing part (3), and wherein the first turbine housing part (2) and the second turbine housing part (3) rest against one another a part-joining surfaces (5) and form a joining of the parts (6). The part-joining surfaces (5) can be braced against one another by means of part-joining screws (7). An opening (8) for at least one part-joining screw (7) is formed in the guide equipment support piece (4) of the first turbine housing part (2) and the second turbine housing part (3), whereby the part-joining screws can be arranged directly in the guide equipment support piece (4).

Description

Beschreibung description
Turbinengehäuse Turbine housing
Die Erfindung betrifft ein Turbinengehäuse nach dem Oberbe griff des unabhängigen Patentanspruch 1. The invention relates to a turbine housing according to the Oberbe handle of independent claim 1.
Turbinengehäuse, beispielsweise Dampfturbinengehäuse, sind üblicherweise in radialer Richtung in zwei Turbinengehäuse teilen unterteilt. In der Regel wird dabei ein erstes Turbi nengehäuseteil als Turbinengehäuseoberteil und zweites Turbi nengehäuseteil als Turbinengehäuseunterteil ausgebildet. Die mehrteilige Ausbildung des Turbinengehäuses erleichtert bzw. ermöglicht erst die Montage des Läufers im Turbinengehäuse. Das erste Turbinengehäuseteil und das zweite Turbinengehäuse teil weisen jeweils Teilfugenflächen auf, mit denen sie anei nander liegen und eine Teilfuge ausbilden. Mittels Teilfugen schrauben wird das erste Turbinengehäuseteil mit dem zweiten Turbinengehäuseteil verspannt und somit die Teilfuge abge dichtet. Die Turbinengehäuseteile können gegossen und als ge schweißte Bauteile hergestellt werden. Turbine housings, for example steam turbine housings, are usually divided into two turbine housings in the radial direction. As a rule, a first turbine housing part is designed as a turbine housing upper part and a second turbine housing part is designed as a turbine housing lower part. The multi-part design of the turbine housing facilitates or enables the rotor to be installed in the turbine housing. The first turbine housing part and the second turbine housing part each have parting joint surfaces with which they lie against each other and form a parting joint. The first turbine housing part is braced with the second turbine housing part by means of jointing screws and the jointing is thus sealed. The turbine housing parts can be cast and manufactured as ge welded components.
Zur Aufnahme der Leitbeschaufelung im Turbinengehäuse werden Leitzeugträger verwendet. Die Leitzeugträger werden in axia ler Richtung durch eine Nut-Steg-Verbindung im Turbinengehäu se fixiert. Hierzu sind im ersten und zweiten Turbinengehäu seteil jeweils entsprechende Leitzeugträgerstege zur Aufnahme des Leitzeugträgers vorgesehen. Guide tool carriers are used to hold the guide vanes in the turbine housing. The Leitzeugträger are fixed in the axial direction by a groove-web connection in the turbine housing. For this purpose, corresponding control tool carrier webs for receiving the control tool carrier are provided in the first and second turbine housings.
Trotz hoher Schraubenkräfte und damit hohen Anpressdrücken im Bereich der Teilfuge, treten im Betrieb häufig Undichtigkei ten im Bereich der Teilfuge auf, so dass das Arbeitsfluid, beispielsweise heißer Dampf im Falle einer Dampfturbine, durch die Teilfuge nach Außen treten kann. Der Grund für die Undichtigkeit im Bereich der Teilfuge ist insbesondere die unterschiedliche Temperaturverteilung innerhalb des Turbinen gehäuses. Die Temperaturverteilung wird dabei maßgeblich über die Fluidtemperatur, den konvektiven Wärmeübergang zwischen dem Fluid und den Turbinengehäuseteilen sowie über die Wärme strahlung beeinflusst. Die Wandstärke der Turbinengehäusetei le ist auf Grund von Teilfugenflanschen, Rohrleitungsan schlüssen etc. ungleichmäßig, wodurch sich eine ungleichmäßi ge Temperaturverteilung und damit Spannungen und Dehnungen im Turbinengehäuse ergeben, die zu Undichtigkeiten im Teilfugen bereich führen. Aufgrund hoher Temperaturgradienten über den Leitzeugträger ergeben sich häufig Undichtigkeiten im Bereich des Leitzeugträgersteges . Despite high screw forces and thus high contact pressures in the area of the joint, leaks often occur during operation in the area of the joint, so that the working fluid, for example hot steam in the case of a steam turbine, can escape through the joint. The reason for the leak in the area of the parting line is, in particular, the different temperature distribution within the turbine housing. The temperature distribution is determined by the fluid temperature, the convective heat transfer between the fluid and the turbine housing parts as well as the heat radiation influenced. The wall thickness of the Turbinengehäusetei le is unevenly due to butt joint flanges, pipe connections, etc., which results in an uneven temperature distribution and thus stresses and strains in the turbine housing, which lead to leaks in the butt joint area. Due to high temperature gradients over the control tool carrier, there are often leaks in the area of the control tool carrier web.
Um die Dichtigkeit der Teilfugen zu gewährleisten wird der zeit versucht, durch hohe Anpresskräfte an den Teilfugenflä chen eine möglichst gute Abdichtung zu erreichen. Da aufgrund der Materialgrenzen die Schraubkräfte nicht weiter erhöht werden können, wird derzeit versucht, durch eine Reduzierung der Rauigkeit der Teilfugenflächen die Teilfugendichtigkeit zu erhöhen. Eine entsprechende Bearbeitung der Teilfugenflä chen ist allerdings sehr aufwendig und teuer. Eine weitere Möglichkeit die Teilfugendichtigkeit zu erhöhen besteht da rin, dass die Schrauben bei der Montage am kalten Turbinenge häuse zunächst erwärmt und die erwärmten Schrauben dann mon tiert werden. Durch die Montage im erwärmten Zustand werden die Teilfugenschrauben vorgespannt und hierdurch wird eine gewisse Kompensation der Längsdehnung während des Betriebs erzielt . In order to ensure the tightness of the butt joints, attempts are currently being made to achieve the best possible seal by applying high pressure to the joint surfaces. Since the screwing forces cannot be increased any further due to the material limits, attempts are currently being made to increase the partial joint tightness by reducing the roughness of the joint surfaces. Corresponding processing of the Teilfugenflä surfaces is very complex and expensive. Another possibility to increase the partial joint tightness is that the screws are first heated during assembly on the cold turbine housing and the heated screws are then installed. The assembly in the heated state means that the joint screws are pretensioned and this achieves a certain amount of compensation for the longitudinal expansion during operation.
Trotz der genannten Maßnahmen kommt es immer noch häufig zu Undichtigkeiten im Bereich der Teilfuge und insbesondere im Bereich des Leitzeugträgersteges . Despite the measures mentioned, there are still often leaks in the area of the parting line and in particular in the area of the guide tool carrier web.
Ausgehend vom zuvor beschriebenen Stand der Technik ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Ab dichtung der Teilfuge, insbesondere im Bereich des Leitzeug trägerstegs zu erzielen. Based on the prior art described above, it is therefore the object of the present invention to achieve an improved seal from the parting line, in particular in the area of the guide tool carrier web.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Pa tentanspruch 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung, welche einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind Gegenstand der Unteransprüche. The object is achieved by the features of the independent patent claim 1. Further embodiments of the invention, which can be used individually or in combination with one another are the subject of the subclaims.
Das erfindungsgemäße Turbinengehäuse, welches in radialer Richtung in ein erstes Turbinengehäuseteil und ein zweites Turbinengehäuseteil unterteilt ist, wobei im ersten Turbinen gehäuseteil und im zweiten Turbinengehäuseteil wenigstens ein Leitzeugträgersteg zur Aufnahme eines Leitzeugträgers vorge sehen ist und wobei das erste Turbinengehäuse und das zweite Turbinengehäuseteil an Teilfugenflächen aneinander liegen und eine Teilfuge ausbilden und wobei die Teilfugenflächen mit tels Teilfugenschrauben gegeneinander verspannbar sind, zeichnet sich dadurch aus, dass in den Leitzeugträgersteg des ersten Turbinengehäuseteils und des zweiten Turbinengehäuse teils eine Aufnahme für wenigstens eine Teilfugenschraube ausgebildet ist. Durch die Aufnahme im Leitzeugträgersteg kann eine Teilfugenschraube deutliche weiter nach innen, d. h. näher an den Innenrand der Teilfuge im Bereich des Leit zeugträgerstegs positioniert werden. Hierdurch kann die An presskraft im kritischen Bereich der Teilfuge erhöht und da mit die Teilfugendichtigkeit im Bereich des Leitzeugträgerst- egs erhöht werden. The turbine housing according to the invention, which is subdivided in the radial direction into a first turbine housing part and a second turbine housing part, wherein in the first turbine housing part and in the second turbine housing part at least one Leitzeugträgersteg for receiving a Leitzeugträgers is provided and wherein the first turbine housing and the second turbine housing part on partial joint surfaces and form a parting joint and where the parting joint surfaces can be braced against one another by means of jointing screws, is characterized in that a receptacle for at least one jointing screw is formed in the Leitzeugträgersteg of the first turbine housing part and the second turbine housing part. Due to the inclusion in the Leitzeugträgersteg a dividing joint screw can be significantly further inwards, i. H. be positioned closer to the inner edge of the parting line in the area of the guide tool carrier web. As a result, the contact pressure in the critical area of the joint can be increased and the joint tightness in the area of the guide tool carrier web can be increased.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Aufnahme als Durchgangsbohrung durch die Leitzeugträgerstege des ers ten Turbinengehäuseteils und des zweiten Turbinengehäuseteils ausgebildet ist. Durch die Ausbildung der Aufnahme als Durch gangsbohrung können die Teilfugenschrauben in Form eines Zugankers ausgebildet sein. Der Zuganker ermöglichen zum ei nen eine hohe Zugbeanspruchung und damit hohe Anpressdrücke, zum anderen können die Zuganker vor der Montage auf einfache Weise vorgewärmt und dann in das kalte Turbinengehäuse mon tiert werden, wodurch eine Kompensation der Längsdehnung wäh rend des Betriebs der Turbine erzielt werden kann. One embodiment of the invention provides that the receptacle is designed as a through-hole through the guide tool support webs of the first turbine housing part and the second turbine housing part. By forming the receptacle as a through hole, the joint screws can be designed in the form of a tie rod. On the one hand, the tie rods enable high tensile stress and thus high contact pressures; on the other hand, the tie rods can be preheated in a simple manner before assembly and then installed in the cold turbine housing, which can compensate for the longitudinal expansion during operation of the turbine .
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Aufnahme dergestalt ausgebildet ist, dass in dem Leitzeugträ gersteg eines der beiden Turbinengehäuseteile eine Durch- gangsbohrung und in dem Leitzeugträgersteg des anderen Turbi nengehäuseteils eine mit einem Gewinde versehene Sacklochboh rung ausgebildet ist. Eine solchermaßen ausgebildete Aufnahme stellt eine Alternative zur im Patentanspruch 2 beschriebene Aufnahme dar. Durch die Ausbildung der Aufnahme als Sackloch kann eine einfache Teilfugenschraube verwendet werden, wodurch sich die Anzahl der Bauteile verringert und sich dar über hinaus Montagevorteile ergeben. Another embodiment of the invention provides that the receptacle is designed in such a way that one of the two turbine housing parts has a through-hole in the Leitzeugträ gersteg through hole and in the Leitzeugträgersteg the other Turbi nengehäuseteils a threaded Sacklochboh tion is formed. A receptacle designed in this way represents an alternative to the receptacle described in claim 2. By designing the receptacle as a blind hole, a simple jointing screw can be used, which reduces the number of components and also provides assembly advantages.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Turbinengehäuse als geschweißtes Turbinengehäuse ausgebildet ist, wobei die Turbinengehäuseteile jeweils wenigstens eine Oberschale und wenigstens einen in die Oberschale einge schweißten Leitzeugträgersteg aufweisen und wobei die Ober schale zumindest im Bereich der Teilfugenflächen ausgeklinkt und der Leitzeugträgersteg dergestalt ausgebildet ist, dass er durch die Ausklinkung hindurch ragt. Bei der Verwendung von geschweißten Turbinengehäusen kann ein einfacherer Werk stoff und eine geringere Wandstärke realisiert werden, welche signifikante Kostensenkungen mit sich führt. Durch das Aus klinken der Oberschale im Bereich der Teilfugenfläche und das gleichzeitige Aufdicken des Leitzeugträgersteges nach Außen ist es möglich, mit geringen erhöhtem Schweißaufwand die Teilfugenschrauben im Leitzeugträgersteg zu platzieren. Die Aufdickung des Leitzeugträgerstegs bietet dabei eine vorteil hafte Anlagefläche für die Teilfuge. Gegebenenfalls muss die Aufdickung hierzu mit einer entsprechenden Abflachung verse hen werden. A further embodiment of the invention provides that the turbine housing is designed as a welded turbine housing, the turbine housing parts each having at least one upper shell and at least one guide tool carrier web welded into the upper shell, and the upper shell notched at least in the area of the joint surfaces and the guide tool carrier web formed in this way is that it protrudes through the notch. When using welded turbine housings, a simpler material and a smaller wall thickness can be realized, which leads to significant cost reductions. By notching the upper shell in the area of the butt joint surface and the simultaneous thickening of the Leitzeugträgersteges to the outside, it is possible to place the butt joint screws in the Leitzeugträgersteg with little increased welding effort. The thickening of the Leitzeugträgerstegs offers an advantageous contact surface for the parting line. If necessary, the thickening must be provided with a corresponding flattening.
Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Turbinengehäuse als gegossenes Turbinengehäuse ausgebil det ist und die Turbinengehäuseteile, zumindest im Bereich der Teilfugenflächen, zur Außenseite hin aufgedickt sind. Ge gossene Turbinengehäuse können auf Grund der höheren Werk stoffeigenschaften mit höheren Zugkräften beaufschlagt wer den. Durch die Aufdickung der Turbinengehäuseteile, zumindest im Bereich der Teilfugenflächen, kann alternativ zu den ge schweißten Turbinengehäuse wiederum mit geringem Aufwand die Teilfugenschraube im Leitzeugträgersteg platziert werden.An alternative embodiment of the invention provides that the turbine housing is designed as a cast turbine housing and the turbine housing parts are thickened toward the outside, at least in the area of the joint surfaces. Cast turbine housings can be subjected to higher tensile forces due to the higher material properties. Due to the thickening of the turbine housing parts, at least in the area of the parting joint surfaces, as an alternative to the welded turbine housing, the Parting joint screw can be placed in the Leitzeugträgersteg.
Auch hier ist gegebenenfalls eine entsprechende Vorbereitung zur Aufnahme der Teilfugenfläche vorteilhaft. Here, too, a corresponding preparation for receiving the butt joint surface may be advantageous.
Ausgestaltung und weitere Vorteile der Erfindung werden nach folgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigt: The embodiment and further advantages of the invention are explained below with reference to the figures. It shows:
Figur 1 ein Turbinengehäuse in dreidimensionaler Ansicht nach dem Stand der Technik FIG. 1 shows a turbine housing in a three-dimensional view according to the prior art
Figur 2 eine 3-dimensionale Schnittdarstellung durch das in Figure 2 is a 3-dimensional sectional view through the in
Fig. 1 gezeigte Turbinengehäuse Fig. 1 shown turbine housing
Figur 3 einen Axialschnitt durch ein Turbinengehäuseteil des in Fig. 1 gezeigte Turbinengehäuses FIG. 3 shows an axial section through a turbine housing part of the turbine housing shown in FIG
Figur 4 ein erfindungsgemäßes Turbinengehäuse in dreidimen sionaler Ansicht FIG. 4 shows a turbine housing according to the invention in a three-dimensional view
Figur 5 einen Axialschnitt durch ein Turbinengehäuseteil des in Fig. 4 gezeigten erfindungsgemäßen Turbinen gehäuses FIG. 5 shows an axial section through a turbine housing part of the turbine housing according to the invention shown in FIG. 4
Figur 6 eine Explosionszeichnung durch ein erfindungsgemä ßen Turbinengehäuses zur Veranschaulichung der Oberschale FIG. 6 shows an exploded drawing through a turbine housing according to the invention to illustrate the upper shell
Figur 7 eine Explosionszeichnung durch ein erfindungsgemä ßen Turbinengehäuses zur Veranschaulichung des Leitzeugträgerstegs . FIG. 7 shows an exploded drawing through a turbine housing according to the invention to illustrate the control tool carrier web.
Bei den Figuren handelt es sich jeweils um schematische und nicht zwangsläufig maßstabsgerechte Darstellungen, bei denen nur die wesentlichen, für die Erfindung notwendigen Bauteile gezeigt sind, gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile sind fi- gurübergreifend mit denselben Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Turbinengehäuses nach dem Stand der Technik in 3-dimensionaler Darstellung.The figures are in each case schematic and not necessarily to scale representations, in which only the essential components necessary for the invention are shown, identical or functionally identical components are provided with the same reference symbols across the figures. Fig. 1 shows an embodiment of a turbine housing according to the prior art in 3-dimensional representation.
Bei dem Ausführungsbeispiel handelt es sich um das Turbinen gehäuse einer Dampfturbine. Das Turbinengehäuse 1 ist als ge schweißtes Turbinengehäuse ausgebildet. Das Turbinengehäuse 1 ist in radialer Richtung in zwei Teile, ein erstes Turbinen gehäuseteil 2 und ein zweites Turbinengehäuseteil 3 unter teilt. Die zweiteilige Ausführung des Turbinengehäuses 1 er leichtert bzw. ermöglicht erst die Montage eines Läufers im Turbinengehäuse 1. Das erstes Turbinengehäuseteil 2 und das zweites Turbinengehäuseteil 3 weisen Teilfugenflächen 5 auf, mit denen sie gegeneinander anliegen und eine Teilfuge 6 aus bilden. Mittels Teilfugenschrauben 7, welche in Teilfugen flanschen 15, welcher an der Außenseite des jeweiligen Turbi nengehäuseteils 2, 3, im Bereich der Teilfugenflächen 5 aus gebildet sind, können die Teilfugenflächen 5 gegeneinander verspannt werden. Hierdurch soll die Teilfuge 6 abgedichtet werden, so dass kein Arbeitsfluid aus dem Turbinengehäuse 1 nach außen gelangen kann. In the exemplary embodiment, it is the turbine housing of a steam turbine. The turbine housing 1 is designed as a ge welded turbine housing. The turbine housing 1 is divided into two parts in the radial direction, a first turbine housing part 2 and a second turbine housing part 3 below. The two-part design of the turbine housing 1 facilitates or enables the assembly of a rotor in the turbine housing 1. The first turbine housing part 2 and the second turbine housing part 3 have joint surfaces 5 with which they rest against one another and form a joint 6. The joint surfaces 5 can be braced against each other by means of joint screws 7, which flanges 15, which are formed on the outside of the respective turbine housing part 2, 3, in the area of the joint surfaces 5. This is intended to seal the parting line 6 so that no working fluid can escape from the turbine housing 1 to the outside.
Die Leitbeschaufelung der Turbine ist in sogenannten Leit zeugträgern befestigt (in den Figuren nicht dargestellt) . In axialer Richtung werden die Leitzeugträger im Turbinengehäuse 1 durch eine Nut-Steg-Verbindung gehalten. Hierzu sind ent sprechende Leitzeugträgerstege 4 zur Aufnahme des Leitzeug trägers im ersten Turbinengehäuseteil 2 und im zweiten Turbi nengehäuseteil 3 vorgesehen. The turbine blades are attached to the so-called Leit tool carriers (not shown in the figures). In the axial direction, the Leitzeugträger are held in the turbine housing 1 by a groove-web connection. For this purpose, corresponding Leitzeugträgerstege 4 for receiving the Leitzeug carrier in the first turbine housing part 2 and in the second Turbi nengehäuseteil 3 are provided.
Die Anordnung und Ausbildung der Leitzeugträgerstege 4 geht näher aus den Fig. 2 und 3 hervor. The arrangement and design of the Leitzeugträgerstege 4 can be seen in more detail from FIGS.
Fig. 2 zeigt eine 3-dimensionale Schnittdarstellung durch das in Fig. 1 gezeigte Turbinengehäuse 1. In der Zeichnung ist zu erkennen, dass der Leitzeugträgersteg 4, 2-teilig ausgebildet ist und passgenau in das jeweiligen Turbinengehäuseteil 2, 3 eingeschweißt ist. Der Leitzeugträgersteg 4 ragt dabei in das Turbinengehäuse 1 hinein und vergrößert dabei die Teilfugen- flächen 5 und somit auch die Teilfuge 6 im Bereich des jewei ligen Leitzeugträgersteg 4. FIG. 2 shows a 3-dimensional sectional view through the turbine housing 1 shown in FIG. 1. In the drawing it can be seen that the guide tool support web 4, is designed in two parts and is welded into the respective turbine housing part 2, 3 with a precise fit. The Leitzeugträgersteg 4 protrudes into the turbine housing 1 and enlarges the parting joint surfaces 5 and thus also the parting line 6 in the area of the respective Leitzeugträgersteg 4.
Durch die Vergrößerung der Teilfuge 6, bzw. der Wanddicke des Turbinengehäuses 1 kommt es zu einem hohen Temperaturgradien ten über den Leitzeugträgerstegen 4 und damit zu Spannungen und Dehnungen, die zu Undichtigkeiten im Bereich der TeilfugeThe enlargement of the parting line 6, or the wall thickness of the turbine housing 1, leads to a high temperature gradient over the Leitzeugträgerstege 4 and thus to stresses and strains that lead to leaks in the area of the parting line
6 führen können. Die Undichtigkeit im Bereich des Leitzeug trägersteg 4 ist im Axialschnitt in Fig. 3 zu erkennen. Um die Dichtheit der Teilfuge 6 zu gewährleisten, wird derzeit versucht, durch höhere Schraubenkräfte den Anpressdruck an den Teilfugenflächen 5 zu erhöhen. Bei hohem Innendruck und/oder hohen Fluidtemperaturen müssen allerdings so hohe Anpressdrücke erzielt werden, so dass man an die Werkstoff grenzen des Turbinengehäuses 1 und der Teilfugenschrauben 7 gelangt . 6 can lead. The leakage in the area of the guide tool carrier web 4 can be seen in the axial section in FIG. In order to ensure the tightness of the joint 6, attempts are currently being made to increase the contact pressure on the joint surfaces 5 by means of higher screw forces. In the case of high internal pressure and / or high fluid temperatures, however, such high contact pressures must be achieved that the material boundaries of the turbine housing 1 and the joint screws 7 are reached.
Figur 4 zeigt eine 3-dimensionale Darstellung eines erfin dungsgemäßen Turbinengehäuses 1. Der prinzipielle Aufbau ein spricht dem, des in Figuren 1 beschriebenen Turbinengehäuses 1. Um die Dichtigkeit der Teilfuge 6 im Bereich der Leitzeug trägerstege 4 zu erhöhen, ist in den Leitzeugträgerstegen 4, des ersten Turbinengehäuseteils 2 und des zweiten Gehäuse teils 3 eine Aufnahme 8 für wenigstens eine TeilfugenschraubeFIG. 4 shows a 3-dimensional representation of a turbine housing 1 according to the invention. The basic structure corresponds to that of the turbine housing 1 described in FIG. 1. In order to increase the tightness of the parting line 6 in the area of the guide tool support webs 4, the control tool support webs 4, the first turbine housing part 2 and the second housing part 3 have a receptacle 8 for at least one joint screw
7 ausgebildet. Durch das Einbringen einer Aufnahme 8 für eine Teilfugenschraube 7, kann die Teilfugenschraube 7 deutlich weiter nach innen, d.h. in Richtung der Turbinenachse positi oniert werden, wodurch die Dichtwirkung deutlich verbessert werden . 7 trained. By introducing a receptacle 8 for a joint screw 7, the joint screw 7 can be positioned significantly further inwards, i.e. in the direction of the turbine axis, which significantly improves the sealing effect.
Aus Figur 5 wird der Unterschied zwischen dem Stand der Tech nik noch einmal deutlich. Die Fig. 5 zeigt die gleiche 3- dimensionale Schnittdarstellung wie Fig. 2 allerdings durch das erfindungsgemäße Turbinengehäuse 1 nach Fig. 4. Der Leit zeugträgersteg 4 weist gegenüber dem Stand der Technik eine zusätzliche Aufnahme 8 auf, die es ermöglicht, eine zusätzli che Teilfugenschraube 7 direkt im Leitzeigträgersteg 4 zu platzieren. Die zusätzliche Teilfugenschraube 7 ist durch ih- re Position im Leitzeugträgersteg 4 räumlich deutlich weiter innen und damit zur Turbinenachse angeordnet. Hierdurch erge ben sich deutliche Vorteile hinsichtlich der Abdichtung der Teilfuge 6. Die Platzierung nahe der Innenkannte des Turbi nengehäuses 1 wirkt den Öffnungskräften des Arbeitsfluides entgegen und sorgt dadurch für eine sichere Abdichtung der Teilfuge 6 bei gleichbleibenden Schraubenkräften. The difference between the prior art becomes clear once again from FIG. Fig. 5 shows the same 3-dimensional sectional view as Fig. 2, however, through the turbine housing 1 according to the invention according to FIG. 4. The guide tool carrier web 4 has an additional receptacle 8 compared to the prior art, which makes it possible to add a joint screw 7 to be placed directly in the guide carrier web 4. The additional joint screw 7 is by ih- re position in Leitzeugträgersteg 4 spatially much further inside and thus arranged to the turbine axis. This results in significant advantages in terms of sealing the parting line 6. The placement near the inner edge of the turbine housing 1 counteracts the opening forces of the working fluid and thereby ensures a secure seal of the parting line 6 with constant screw forces.
Im Ausführungsbeispiel ist das Turbinengehäuse 1 als ge schweißtes Turbinengehäuse ausgebildet, wobei die Turbinenge häuseteile 2, 3 jeweils eine Oberschale 11, 12 und wenigstens einen in die jeweilige Oberschale eingeschweißten Leitzeug trägersteg 4 aufweisen. Die Oberschale 11, 12 ist im zur Teilfuge 6 gerichteten Bereich ausgeklinkt und der Leitzeug trägersteg 4 in diesem Bereich entsprechend aufgedickt, so dass er durch die Ausklinkung 13 hinausragt. Zusätzlich ist im Bereich der Aufdickung 13 eine Anlagefläche für die Teil fugenschraube ausgebildet. Der Schweißaufwand, der gegenüber dem Stand der Technik erforderlich ist, ist dabei nur gering fügig größer. In the exemplary embodiment, the turbine housing 1 is designed as a welded turbine housing, the turbine housing parts 2, 3 each having an upper shell 11, 12 and at least one guide tool support web 4 welded into the respective upper shell. The upper shell 11, 12 is notched in the area directed towards the joint 6 and the guide tool support web 4 is correspondingly thickened in this area so that it protrudes through the notch 13. In addition, a contact surface for the part joint screw is formed in the area of the thickening 13. The amount of welding required compared to the prior art is only slightly greater.
Die Aufnahme 8 ist im Ausführungsbeispiel derart ausgebildet, dass in dem Leitzeugträgersteg 4 eines der beiden Turbinenge häuseteile 2, 3 eine Durchgangsbohrung 9 und in dem anderen Turbinengehäuseteile 2, 3 eine mit einem Gewinde versehen Sacklochbohrung 10 ausgebildet ist. Alternativ kann die Auf nahme auch als Durchgangsbohrung in beiden Turbinengehäuse teilen 2, 3 ausgebildet sein. In diesem Fall wird an Stelle einer Teilfugenschraube 7 ein Zuganker durch die Durchgangs bohrung 9 gesteckt und beidseitig verschraubt. In the exemplary embodiment, the receptacle 8 is designed in such a way that one of the two turbine housing parts 2, 3 has a through hole 9 in the guide tool support web 4 and a threaded blind hole 10 is formed in the other turbine housing parts 2, 3. Alternatively, the acquisition can also share 2, 3 as a through hole in both turbine housing. In this case, instead of a joint screw 7, a tie rod is inserted through the through hole 9 and screwed on both sides.
Die Figuren 6 und 7 verdeutlichen noch einmal die im Ausfüh rungsbeispiel nach Figur 4 und 5 beschrieben erfindungsgemäße Ausgestaltung des Turbinengehäuses 1. Beim Herstellen wird zunächst die Oberschale 11, 12 im Bereich der Teilfuge 6 aus geklinkt, so dass in diesem Bereich eine Öffnung entsteht (siehe Figur 6) . Anschließend wird ein entsprechend ausgebil deter Leitzeigträgersteg 4 von innen an die Oberschale 11, 12 geschweißt. Der Leitzeigträgersteg 4 ist dabei so ausgebil det, dass er im Bereich der Ausklinkung aufgedickt ist, so dass er sich durch die Öffnung der Oberschale 11, 12 hindurch erstreckt. Durch die aufeinander abgestimmte Ausarbeitung von Leitzeugträgersteg 4 und Oberschale 11, 12 ist es möglich mit gering erhöhtem Schweißaufwand den Leitzeugträgersteg 4 in die Oberschale 11, 12 einzuschweißen und so eine zusätzliche Teilfugenschraube 7 direkt im Leitzeugträgersteg 4 zu plat zieren. Der Leitzeigträgersteg 4 kann zusätzlich eine Aufla- gefläche für die Teilfugenschraube 7 aufweisen. FIGS. 6 and 7 once again illustrate the design of the turbine housing 1 according to the invention described in the exemplary embodiment according to FIGS. 4 and 5. During manufacture, the upper shell 11, 12 is first notched in the area of the joint 6 so that an opening is created in this area ( see Figure 6). A correspondingly designed guide carrier web 4 is then attached to the upper shell 11, 12 from the inside welded. The guide carrier web 4 is designed in such a way that it is thickened in the area of the notch so that it extends through the opening of the upper shell 11, 12. The coordinated elaboration of Leitzeugträgersteg 4 and upper shell 11, 12, it is possible to weld the Leitzeugträgersteg 4 in the upper shell 11, 12 with little increased welding effort and so decorate an additional joint screw 7 directly in the Leitzeugträgersteg 4. The guide carrier web 4 can additionally have a support surface for the joint screw 7.
Die Erfindung ist nicht auf geschweißte Turbinengehäuse 1 be schränkt. Das Turbinengehäuse 1 kann auch als Gussteil ausge bildet sein. Hierbei ist es von Vorteil, dass die Turbinenge- häuseteile 2, 3 zumindest im Bereich der Teilfugenflächen 5 zur Außenseite aufgedickt sind, um eine bessere Anlagefläche für die Teilfugenschraube 7 zu bieten. The invention is not limited to welded turbine housings 1 be. The turbine housing 1 can also be formed as a cast part. It is advantageous here that the turbine housing parts 2, 3 are thickened towards the outside at least in the area of the joint surfaces 5 in order to provide a better contact surface for the joint screw 7.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass durch die vorlie- gende Erfindung, eine Aufnahme für eine Teilfugenschraube un mittelbar im Leitzeugträgersteg auszubilden, die Teilfugen schraube direkt im Leitzeugträgersteg und damit deutlich nä her zur Turbinenlängsachse des Turbinengehäuses platziert werden kann. Hierdurch kann eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbesserte Dichtwirkung erziel werden. In summary, it can be stated that the present invention, a receptacle for a joint screw directly in the Leitzeugträgersteg, the butting screw can be placed directly in the Leitzeugträgersteg and thus significantly closer to the turbine longitudinal axis of the turbine housing. In this way, a sealing effect that is significantly improved compared to the prior art can be achieved.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Turbinengehäuse (1) welches in radialer Richtung in ein erstes Turbinengehäuseteil (2) und ein zweites Turbinengehäu seteil (3) unterteilt ist, 1. Turbine housing (1) which is divided in the radial direction into a first turbine housing part (2) and a second turbine housing part (3),
- wobei im ersten Turbinengehäuseteil - In the first turbine housing part
(2) und im zweiten Tur binengehäuseteil (2) and in the second turbine housing part
(3) wenigstens ein Leitzeugträgersteg (3) at least one Leitzeugträgersteg
(4) zur Aufnahme eines Leitzeugträgers vorgesehen ist, (4) is intended to accommodate a control tool carrier,
- wobei das erstes Turbinengehäuseteil (2) und das zweite - The first turbine housing part (2) and the second
Turbinengehäuseteil (3) an Teilfugenflächen Turbine housing part (3) on butt joint surfaces
(5) aneinander liegen und eine Teilfuge (5) lie against each other and make a parting line
(6) ausbilden und (6) train and
- wobei die Teilfugenflächen (5) mittels Teilfugenschrauben - The parting joint surfaces (5) by means of parting joint screws
(7) gegeneinander verspannbar sind, (7) can be braced against each other,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
in den Leitzeugträgersteg (4) des erstes Turbinengehäuseteil (2) und des zweiten Turbinengehäuseteil (3) eine Aufnahmein the Leitzeugträgersteg (4) of the first turbine housing part (2) and the second turbine housing part (3) a receptacle
(8) für wenigstens eine Teilfugenschraube (7) ausgebildet ist . (8) is designed for at least one joint screw (7).
2. Turbinengehäuse (1) nach Anspruch 1, 2. turbine housing (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Aufnahme (8) als Durchgangsbohrung (9) durch die Leit zeugträgerstege (4) des erste Turbinengehäuseteils (2) und des zweiten Turbinengehäuseteils (3) ausgebildet ist. the receptacle (8) is designed as a through hole (9) through the guide tool carrier webs (4) of the first turbine housing part (2) and the second turbine housing part (3).
3. Turbinengehäuse (1) nach Anspruch 1, 3. turbine housing (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Aufnahme (8) dergestalt ausgebildet ist, dass in dem Leitzeugträgersteg (4) eines der beiden Turbinengehäuseteil (2, 3) eine Durchgangsbohrung (9) und in dem Leitzeugträ gersteg (4) des anderen Turbinengehäuseteil (2, 3) eine mit einem Gewinde versehene Sacklochbohrung (10) ausgebildet ist. the receptacle (8) is designed in such a way that one of the two turbine housing parts (2, 3) has a through-hole (9) in the Leitzeugträ web (4) and one with a thread in the Leitzeugträ gersteg (4) of the other turbine housing part (2, 3) provided blind hole (10) is formed.
4. Turbinengehäuse (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 4. turbine housing (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that
das Turbinengehäuse (1) als geschweißtes Turbinengehäuse aus gebildet ist, wobei die Turbinengehäuseteile (2, 3) jeweils wenigstens eine Oberschale (11, 12) und wenigstens einen in die Oberschale (11, 12) eingeschweißten Leitzeugträgersteg (4) aufweisen und wobei die Oberschale (11, 12) zumindest im Bereich der Teilfugenfläche (5) ausgeklinkt und der Leitzeug trägersteg (4) dergestalt ausgebildet ist, dass er durch die Ausklinkung (13) hindurch ragt. the turbine housing (1) is formed as a welded turbine housing, the turbine housing parts (2, 3) each having at least one upper shell (11, 12) and at least one in the upper shell (11, 12) have welded-in guide tool carrier web (4), and the upper shell (11, 12) notched at least in the area of the parting joint surface (5) and the guide tool carrier web (4) is designed in such a way that it is formed through the notch (13) protrudes through.
5. Turbinengehäuse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass 5. turbine housing (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that
das Turbinengehäuse (1) als gegossenes Turbinengehäuse (1) ausgebildet ist und die Turbinengehäuseteile (2, 3) zumindest im Bereich der Teilfugenfläche (5) zur Außenseite hin aufge dickt sind. the turbine housing (1) is designed as a cast turbine housing (1) and the turbine housing parts (2, 3) are thickened towards the outside at least in the area of the joint surface (5).
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