DE1152703B - Vielstufige Gleichdruckturbine - Google Patents

Description

• Vielstufige Gleichdruckturbine Die Erfindung betrifft eine vielstufige Gleichdruckturbine mit nicht in Achsebene, sondern in achsnormalen Ebenen geteiltem Gehäuse, mit in Achsebene geteilten Zwischenböden, die bei der Montage mitsamt dem Läufer zu einem Paket zusammengebaut sind, das darauf ins Gehäuse eingeschoben und darin mit Radialspiel wärmebeweglich zentriert ist, und mit Spannmitteln, die die Zwischenhälften radial und die Zwischenböden axial beim Zusammenbau zusammenhalten und im Betriebe dampfdicht zusammenpressen.
• Bei einer bekannten Turbine dieser Art geschieht sowohl das axiale Zusammenspannen der Zwischenböden als auch das radiale Zusammenspannen ihrer Hälften durch ein und dasselbe Mittel, nämlich durch eine zylindrische oder konische Büchse. Diese hat die unerwünschte Eigenschaft, daß sie, wenn einer der Zwischenböden im Betriebe sich relativ mehr als einer oder beide der ihm benachbarten Böden dehnt, an dem übermäßig gedehnten Boden mit übermäßiger Pressung und an dem bzw. den benachbarten Böden mit zu geringer Pressung oder gar nicht anliegt, daß sie also dort übermäßig beansprucht wird und hier schlecht dichtet.
• Dies zu vermeiden, ist der Hauptzweck der Erfindung. Diese beruht auf dem Gedanken, die axiale und die radiale Pressung nicht durch ein und dasselbe Mittel, sondern durch je ein eigenes Mittel zu bewirken. Sie sieht daher vor, die Hälften jedes Zwischenbodens durch einen Ring und die Zwischenböd2n durch mehrere über den Umfang verteilte achsparallele Zuganker zusammenzuspannen.
• Jedes dieser beiden Mittel ist für sich allein bekannt. Das erste von ihnen, der die Hälften je eines Zwischenbodens zusammenspannende Ring, ist bekannt von Turbinen, bei denen die axiale Zusammenpressung der Zwischenböden im Betriebe über das Gehäuse selbst erfolgt; diese Pressung durch das Gehäuse ist, weil das Gehäuse andere Temperatur annehmen und daher sich anders dehnen wird als die Zwischenböden, unerwünscht. Das zweite Mittel, die achsparallelen Zuganker, ist von einer Turbine bekannt, deren Zwischenböden nicht in Achsebene geteilt sind, also keine radialen Spannmittel erfordern; die Anker bestehen dort in Schraubbolzen, die das Zwischenbödenpaket durchdringen und zugleich mit einer Gehäusestirnwand verbinden.
• Daß im Betriebe auch das Treibmittel selbst eine Zusammenpressung bewirkt, nämlich die Zwischenböden axial und, weil üblicherweise der zwischen dem Paket und dem Gehäuse befindliche Ringraum von Treibmittel höheren Druckes als die Radkammern erfüllt ist, ihre Hälften radial aneinanderpreßt, sei nur beiläufig erwähnt; das hat mit der Erfindung nichts zu tun.
• Damit die Ringe sich leicht montieren lassen und trotzdem im Betriebe die Zwischenbodenhälften gut zusammenpassen, empfiehlt sich, daß jeder Ring in an sich bekannter Weise aus Werkstoff von kleinerem Wärmedehnungskoeffizienten als demjenigen des Werkstoffes des Zwischenbodens besteht und daß sein Sitzdurchmesser so gewählt ist, daß der Ring die Zwischenbodenhälften bei der Montage, also in kaltem Zustand, mit leichtem Paßsitz, aber in betriebswarmem Zustand mit großer Pressung umfaßt. Dies ist bekannt von der eingangs erwähnten Turbine mit der die Zwischenböden sowohl radial als auch axial pressenden Büchse; dort hat der Werkstoff der Büchse geringeren Wärmedehnungskoeffizienten als der Werkstoff der Zwischenböden.
• Um die Zwischenböden in dem für die Laufra.dscheiben nötigen Abstand voneinander zu halten und sie zugleich aneinander zu zentrieren, hat man besondere Distanzringe zwischen ihnen angeordnet. Diese besonderen Ringe werden entbehrlich, wenn jeder Ring an jedem der beiden ihm benachbarten Zwischenböden radial und axial anliegt, also die Nachbarringe zugleich zentriert und distanziert.
• Die Zuganker sollen schon beim Zusammenbau eine gewisse Pressung liefern. Schraubbolzen wie bei der obenerwähnten Turbine sind unerwünscht, weil das Gewinde sich mitunter schwer lösen läßt. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, die Pressung durch Warmschrumpfung zur bewirken. Die Erfindung sieht vor, daß die Zuganker mit hakenförmigen Enden an Endstirnftächen des Zwischenbödenpaketes anliegen und auf sie aufgeschrumpft sind.
• Die Zwischenböden im Gehäuse zu zentrieren und das an den Zwischenböden wirkende Drehmoment auf das Gehäuse zu übertragen, dient bei der mit konischer Büchse versehenen bekannten Turbine die Büchse, die das Drehmoment kraft Reibung von den Zwischenböden aufnimmt und durch radiale Bolzen oder Klauen ans Gehäuse abgibt. Für die Aufnahme des Drehmomentes dienen bei der mit Zuganker versehenen bekannten Turbine die Zuganker, die auch die Gehäusewand durchdringen. Bei einer der bekannten Turbinen, bei denen die Axialpressung der Zwischenböden durch das Gehäuse selbst geschieht, dienen zur Zentrierung und zur Drehmomentaufnahme achsparallele Paßfedern, die sowohl in die einzelnen Zwischenböden als auch ins Gehäuse eingreifen. Das letzte Mittel benutzt auch die Erfindung; sie sieht vor, daß die Zuganker in achsparallele Nuten der einzelnen Zwischenböden und des Gehäuses eingepaßt sind.
• Die schwierig durchzuführende Anfertigung der Paßnuten im Gehäuse kann dadurch umgangen und eine Möglichkeit zur genauen Justierung dadurch erreicht werden, daß die Paßnuten sowohl des Zwischenbödenpaketes als auch des Gehäuses durch jeweils an diesen Teilen paarweise angeordnete, lösbar befestigte und in ihrer Längsrichtung einstückig oder geteilt ausgeführte Paßleisten gebildet werden.
• Man kann die Zwischenböden vom Niederdruckende oder vom Hochdruckende des Gehäuses her einführen; beides ist bekannt. Im ersten dieser Fälle pflegt der vom Treibmittel ausgeübte Schub der Zwischenböden von dem im Strömungssinne letzten Zwischenboden auf das Gehäuse übertragen zu werden. Es empfiehlt sich dann, diesem selben Zwischenboden die axiale Fixierung des Paketes auch im Gegensinne zuzuweisen, weil dann der Abstand zwischen den Fixierflächen und somit die durch Temperaturänderungen bewirkten Spieländerungen am geringsten werden. Die Erfindung sieht daher vor, daß dieser letzte Zwischenboden radial über die anderen Böden hervorragt und daß an seiner stromoberen Stirnseite ringsegmentförmige Fixierstücke anliegen, die am Gehäuse lösbar befestigt sind.
• Bei solcher Turbine muß, wenn der zwischen dem Gehäuse und dem Zwischenbodenpaket befindliche Ringraum, wie bekannt, anderem Treibmitteldruck als dem in der ersten Radkammer herrschenden ausgesetzt wird, das stromobere Ende des Paketes im Gehäuse gleitend abgedichtet sein. Die Erfindung sieht daher vor, daß der Ringspalt zwischen dem im Strömungssinne ersten Zwischenboden und dem Gehäuse durch einen gleitenden Dichtring abgedichtet ist, der in einer Ringnut dieses Zwischenbodens angeordnet ist und dessen Werkstoff höheren Wärmedchnungskoeffizienten als der Werkstoff des Gehäuses hat.
• Da dann die Zuganker nicht bis zur stromoberen Stirnseite dieses ersten Zwischenbodens durchgeführt werden können, müssen stromunterhalb dieses Zwischenbodens Flächen geschaffen werden, an denen die hakenförmigen Enden der Anker an ihm angreifen. Das kann dadurch geschehen, daß der erste Zwischenboden an seiner stromunteren Seite einen ringförmigen Ansatz aufweist, der am Außenumfang mit einer Ringnut und über den Umfang hin mit Einschnitten versehen ist, in welche die Zuganker hineinragen, und daß in die Ringnut ein geteilter Ring eingelegt ist, hinter den die hakenförmigen Enden der Zuganker greifen.
• An demjenigen Ende des Zwischenbödenpaketes, an dem dieses am Gehäuse anliegt, empfiehlt sich, weil die Zuganker über die Stirnfläche des Paketes hinausreichen, ein zwischen den Stirnflächen des letzten Zwischenbodens und des Gehäuses angeordneter Auflagering mit Einschnitten, in die die hakenförmigen Enden der Zuganker hineinragen.
• Und dort empfiehlt sich ferner eine federnde Dichtung. Denn wenn kein oder nur wenig Treibmittel durch die Turbine strömt, ist vielleicht sein Schub auf das Zwischenbödenpaket nicht groß genug, um dieses ans Gehäuse angepreßt zu halten; eine federnde Dichtung aber wird auch bei etwaigem Wandern des Paketes stets anliegen. Die Erfindung sieht deshalb vor, daß der Auflagering einen Dichtring und eine Ringmembran aufweist, die den Auflagering an den Zwischenboden und den Dichtring an das Gehäuse anpreßt. Zum Schutz dieser Membran mag sich empfehlen, daß der Dichtring Anschlagstifte aufweist, die die Durchbiegung der Ringmembran begrenzen.
• Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Turbine und Details dazu, und zwar in Fig. 1 die Turbine im Längsschnitt, Fig. 2 dieselbe im Querschnitt AB, Fig. 3 einen Zuganker im Querschnitt, Fig. 4 den Auflagering im Längsschnitt.
• Das Gehäuse 6 der Turbine ist durch die beiden Teilfugen 601 und 602 in die drei Abschnitte 61, 62 und 63 aufgeteilt. Der mittlere Abschnitt 62 umschließt den Stufenteil der Turbine. Sämtliche dort angeordneten Zwischenböden 1 sind mittels mehrerer achsparallel verlaufender Zuganker 2 so zusammengespannt, daß das Zwischenbödenpaket 15 zusammen mit diesen Zugankern 2 ein vom Turbinengehäuse 6 unabhängiges Einsatzgehäuse 4 bildet.
• Zur Übertragung der in den Zugankern 2 wirkenden Spannkraft auf das Zwischenbödenpaket 15 weisen diese Zuganker jeweils radial gerichtete hakenförmige Enden 21 und 29 auf. Diese liegen an Stirnflächen der ersten und der letzten Leitscheibe 11 und 19 an.
• Zwischen dem Einsatzgehäuse 4 und dem Turbinengehäuse 6 erstreckt sich der freie Ringraum 5. Dieser ist über die Durchbrüche 612 mit dem vor der Regelstufe 613 der Turbine gelegenen Einströmkanal 611 verbunden.
• Der auf das Einsatzgehäuse 4 wirkende Axialschub wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an der Ausströmseite AS über den hinter der letzten Leitscheibe 19 angeordneten Auflagering 8 auf den radial nach innen ragenden Ringansatz 621 des Mittelabschnittes 62 des Gehäuses 6 übertragen. Der Auflagering 8 ist mit Einschnitten 81 zur Aufnahme der hakenförmigen Enden 29 der Zuganker 2 versehen.
• Zum radialen Zusammenhalt der Hälften der Zwischenböden 1 dienen die ungeteilten Ringe 3. Durch ihre Anordnung jeweils zwischen den Zwischenböden 1 bewirken sie zugleich die Trennung der Stufenräume 151 gegen den äußeren Ringraum 5. Auf Grund der Ungleichheit der Wärmedehnungen von Zwischenböden 1 und Ringen 3 kommt bei einer Erwärmung an den Ringschultern 105 eine feste Auflage zustande.
• Die übertragung des Eigengewichtes des Zwischenbödenpaketes 15 und des auf die Zwischenböden 1 wirkenden Reaktionsmomentes auf das Gehäuse 6 wird dadurch erreicht, daß die Zuganker 2 in den Paßnuten 152 eingelegt sind. Diese Paßnuten werden durch die angeschraubten Paßleisten 71 und 153 gebildet.
• Zur axialen Fixierung des Einsatzgehäuses 4 entgegen der Expansionsrichtung dienen die in Form von Ringsegmenten ausgebildeten Fixierstücke 72. Diese liegen an der nach innen gerichteten Stirnfläche 191 des mit einem größeren Außendurchmesser angefertigten letzten Zwischenbodens 19 an. Die Fixierstücke 72 sind über die Schrauben 73 mit dem Mittelabschnitt 62 des Gehäuses 6 lösbar verbunden.
• Der zur Abdichtung des freien Ringraumes 5 gegen den unmittelbar vor dem Einsatzgehäuse 4 gelegenen Einströmraum 614 dienende Dichtring 91 befindet sich in der über die äußere Umfangsfläche des ersten Zwischenbodens 11. verlaufenden Ringnut 111. Wegen der geforderten Abdichtung zwischen diesen Räumen können die Zuganker 2 nicht an der außenliegenden Stirnfläche dieses ersten Zwischenbodens 11 angelenkt werden. Statt dessen liegen deren radial nach außen gerichtete hakenförmige Enden 21 an der zur Einströmseite ES gerichteten Stirnfläche des geteilten Ringes 114 an. Dieser geteilte Ring 114 befindet sich in der Ringnut 113, welche sich über den äußeren Umfang des ringförmigen Ansatzes 112 des ersten Zwischenbodens 11 erstreckt. Die Einschnitte an diesem ringförmigen Ansatz sind mit 115 gekennzeichnet.
• Der Dichtring 99, welcher zur Abdichtung des freien Ringraumes 5 gegen den Ausströmkanal 631 vorgesehen ist, befindet sich in der über die Stirnseite des Ringansatzes 621 verlaufenden Ringnut 622. Die an seiner nach innen gerichteten Stirnseite angeordnete Ringmembran 991 ist über die Dichtschweißung 992 mit dem Auflagering 8 verbunden. Die in den Bohrungen 994 fixierten Anschlagstifte 993 dienen zur Begrenzung der Durchbiegung der Ringmembran 991.

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Vielstufige Gleichdruckturbine mit nicht in Achsebene, sondern in achsnormalen Ebenen geteiltem Gehäuse, mit in Achsebene geteilten Zwischenböden, die bei der Montage mitsamt dem Läufer zu einem Paket zusammengebaut sind, das darauf ins Gehäuse eingeschoben und darin mit Radialspiel wärmebeweglich zentriert ist, und mit Spannmitteln, die die Zwischenhälften radial und die Zwischenböden axial beim Zusammenbau zusammenhalten und im Betrieb dampfdicht zusammenpressen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Hälften jedes Zwischenbodens (1) in an sich bekannter Weise durch einen Ring (3) und die Zwischenböden in an sich bekannter Weise durch mindestens drei über den Umfang verteilte achsparallele Zuganker (2) zusammengespannt sind.
2. 2. Turbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ring (3) in an sich bekannter Weise aus Werkstoff von kleinerem Wärmedehnungskoeffizienten als demjenigen des Werkstoffes des Zwischenbodens (1) besteht und daß sein Sitzdurchmesser so gewählt ist, daß der Ring die Zwischenbodenhälften bei der Montage, also in kaltem Zustand, mit leichtem Paßsitz, aber in betriebswarmem Zustand mit großer Pressung umfaßt.
3. 3. Turbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ring (3) an jedem der beiden ihm benachbarten Zwischenböden radial und axial anliegt.
4. 4. Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuganker (2) mit hakenförmigen Enden (21, 29) an Endstirnflächen des Zwischenbödenpakets anliegen und auf sie aufgeschrumpft sind.
5. 5. Turbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuganker (2) in achsparallele Nuten (152) der einzelnen Zwischenböden und des Gehäuses eingepaßt sind.
6. 6. Turbine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßnuten (152) sowohl des Zwischenbödenpaketes (15) als auch des Gehäuses (6) durch jeweils an diesen Teilen paarweise angeordnete, lösbar befestigte und in ihrer Längsrichtung einstückig oder geteilt ausgeführte Paßleisten (71, 153) gebildet werden.
7. 7. Turbine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Zwischenbödenpaket ins Gehäuse vom Hochdruckende her eingeschoben wird und sein vom Treibmittel ausgeübter Schub von seinem im Strömungssinne letzten Zwischenboden auf das Gehäuse übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser letzte Zwischenboden (19) radial über die anderen Böden hervorragt und daß an seiner stromoberen Stirnseite ringsegmentförmige Fixierstücke (72) anliegen, diz am Gehäuse (6) lösbar befestigt sind. e.
8. Turbine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt zwischen dem im Strömungssinne ersten Zwischenboden (11) und dem Gehäuse (6) durch einen gleitenden Dichtring (91) abgedichtet ist, der in einer Ringnut (111) dieses Zwischenbodens angeordnet ist und dessen Werkstoff höheren Wärmedehnungskoeffizienten als der Werkstoff des Gehäuses hat.
9. 9. Turbine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zwischenboden (11) an seiner stromunteren Seite einen ringförmigen Ansatz (112) aufweist, der am Außenumfang mit einer Ringnut (113) und über den Umfang hin mit Einschnitten (115) versehen ist, in welche die Zuganker (2) hineinragen, und daß in die Ringnut ein geteilter Ring (114) eingelegt ist, hinter den die hakenförmigen Enden (21) der Zuganker greifen.
10. 10. Turbine nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen zwischen den Stirnflächen des letzten Zwischenbodens (19) und des Gehäuses (6) angeordneten Auflagering (8) mit Einschnitten (81), in die die hakenförmigen Enden (29) der Zuganker hineinragen.
11. 11. Turbine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflagering (8) einen Dichtring (99) und eine Ringmembran (991) aufweist, die den Auflagering (8) an den Zwischenboden (19) und den Dichtring (99) an das Gehäuse (6) anpreßt.
12. 12. Turbine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (99) Anschlagstifte (993) aufweist, die die Durchbiegung der Ringmembran (991) begrenzen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 190159, 401169, 437062, 500077, 538088, 554367, 1.023051, 1055 548; französische Patentschrift Nr. 896166.