DE943052C

DE943052C - Anordnung der Duesenkaesten einer Hoechsttemperatur-Dampf-oder Gasturbine

Info

Publication number: DE943052C
Application number: DEA18646A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Felix Bernasconi
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1953-08-14
Filing date: 1953-08-25
Publication date: 1956-05-09
Also published as: CH313641A; GB752756A; BE531134A; US2794616A; FR1106499A; NL95371C

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 9. MAI 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 14e GRUPPE 12oi

A 18646 Ia/ 14c

. Felix Bernasconi, Zürich (Schweiz) ist als Erfinder genannt worden

Aktiengesellschaft Brown, Boveri &Cie., Baden (Schweiz)

Anordnung der Düsenkästen einer Höchsttemperatur-Dampf- oder Gasturbine

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 25. August 1953 an ^; Patentanmeldung bekanntgemach't am IT. November 1955

Patenterteilung bekanntgemadit am 19. April 1956 Die Priorität der Anmeldung in der Schweiz vom 14. August 1953 ist in Anspruch genommen

Bei Dampf- und Gasturbinen mit mehreren Düsengruppeni-Regelventilen sind dde Düsenkasten üblicherweise in das Hochdruckgehäuse der Turbine eingesetzt und entweder an dieses angeschraubt oder neuerdings auch mit diesem verschweißt. Diese Düsenkasten werden also z. B. mittels Schrauben im wesentlichen' am Dampf- oder Gaseintrittsflansch starr befestigt, während ihr übriger Teil, inisbesondere die Düsenseite, im ίο Innenraum des TurbinengeMuses frei hängt.· Die Befestigung muß so sein, daß trotz der 'hohen Dampf- oder Gastemperaturen und Temperatarunterschiede die Düsenkasten· keinen unzulässigen Wärmespannungen unterworfen werden und daß überdies die Düsen stets sowohl radial als auch axial· in einer ganz bestimmten Lage zum Turbinenrad stehen.

Die Erfindung will die Befestigung der Düsenkästen im Turbinengehäuse vereinfachen und verbilligen und -gleichzeitig die Düsenventile für Be-

trieb bei sehr hohen Treibmitteltemperaturen zweckmäßig ausgestalten. Die Erfindung setzt voraus, daß die Düsenventile als Einsitz-Ventile ausgebildet sind, deren Ventilsitz mit einem Diffusor versehen ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusorkörper des Ventilsitzes und der Zufluß stutzen des Düsenkasten» so miteinander verschraubt sind, daß sie zwischeneinander einen Bund des Turbinengehäuses einklemmen. Sie ίο macht dabei Gebrauch von einem an, sich bekannten konstruktiven Hilfsmittel, das beispielsweise angewendet wird, wenn durch eine Behälterwand hindurch ein auißenliegendes Rohr mit einerh innenliegenden Rohr so verbunden werden solJV daß der Behälterinnenraum sowohl gegen das Innere des Rohres als auch gegen außen dicht ist, und das darin besteht., daß die beiden Röhrenden mit je einem Bund und mit Gewinde versehen und so miteinander verschraubt werden, daß. zwischen ihren Bunden die Behälterwand dicht eingeklemmt ist.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel· des Erfindungsgegenstandes.

Es ist r die Wandung des Hochdtuckgehäuses der Turbine, des sogenannten Radkastens, in welchem das Aktionsrad 2 mit dem darauf. befestigten Schaufelkranz 3 umläuft. Aus dem Düsenkasten 4 strömt das Betriebsmittel, Dampf oder Gas, durch die Düsen 5 zu den Schaufeln des Aktionsrades. Am Düsenkasten 4 ■ ist ein Betriebsmittel-Zuflußstutzen 6 angeordnet, in den bei 7 ein Schraubengewinde eingeschnitten ist. Ein ihm entsprechendes Schraubengewinde befindet sich bei 7 an einem Diffusorkörper 8 mit Diffusor 9, dessen Öffnung im Sinne des Betriebsmitfcelflusses dem Ventilsitz 10 eines als Einsitz-Ventil ausgebildeten Regelventils nachgeordnet ist. 11 ist der Ventilteller dieses Ventils und¹ 12 dessen Spindel, die je nach der Leistung der Turbine in bekannter Weise . von einem unter dem Einfluß ihres· Drehzahlreglers durch einen (nicht gezeichnetem) Servomotor oder ein Regelgetriebe betätigt wird. Das Betriebsmittel wird dem Ventilraum 13 von außen durch eine (ebenfalls nicht gezeichnete) Leitung zugeführt. Die Schraubengewinde 7 am Diffusorfcörper 8 und am Zufluißstutzen 6 des Düsenkastens 4 dienen zur Befestigung des Düsenkastens im Turbinengehäuse ι bzw. in einem an diesem angeordneten Stutzen 14; der Diffusorkörper 8 und der Zuflußstutzen 6 werden, wenn diese beiden Teile miteinander verschraubt werden, gegen Auflagesitze 15 an einem Bund des Stutzens 14 des Turbinengehäuses gepreßt.

Der am Düsenkasten^ angebaute und mit dem Diffusorkörper 8 verschraubte Zuflußstutzen 6 wird mit Vorteil von einem Kühlmittel-Durchflußraum 16 umgeben, welcher mit dem Innemraum des Turbinenradkastens in Verbindung steht, derart, daß dem Radkasten entspanntes Betriebsmittel als Kühlmittel entnommen werden (kann. Es ist ferner zweckmäßig, um den Zuflußstutzen des Düsenkastens herum eine al's Spirale 17 ausgebildete Leitvorrichtung für das Kühlmittel· anzuordnen. Das dem Radkasten als Kühlmittel entnommene Betriebsmittel tritt im Sirme der Pfeile 18 in den Durchflußraum 16 ein, durchfließt die Windungen der Leitvorrichtung 17 und wird bei 19 abgesaugt, zu welchem Zweck diese Absaugeleitung beispielsweise etwa nach der zweiten Reaktionsstufe an das Turbinengehäuse angeschlossen sein kann.. Zusätzlich wird der Zufluß stutzen des Düsenkastens vorteilhafterweise auch noch mit einem Strahlungsschutz 17⁰ umgeben.

Es ■ ist weiterhin von Vorteil, zwischen dem Schraubengewinde 7 des Zufluß Stutzens des Düsenkastens und dessen Auflagesitz 15 im Turbinengehäuse einen Dehniungshals 20 anzuordnen und zwischen diesem und dem Diffusorkörper 8 einen Heizmittel-Durchfluißraum 21 -vorzusehen sowie den Diffusorkörper mit Zu- und Abflußöffnungen 22 zu versehen, die so angeordnet sind; daß ein Teil des den Diffusor durchfließenden Betriebsmittels unter Ausnutzung des Druckunterschiedes längs des Diffusors den Heizmittel-Durchflußraum 21 durchfließt und den Dehnungshals 20 des Zuflußstutzens 6 des Düsenkastens 4 heizt.

Die beschriebene Verschraubung des Düsenkastens· mit dem Diffusorkörper zum Zwecke der Befestigung des Düsenkastens im Turbinengehäuse bringt insbesondere bei Turbinen, die mit sehr heißem Betriebsmittel betrieben werden, mannigfache Vorteile mit sich. Schweißung am Turbinengehäuse wird vermieden. Das Verschrauberu von Düsenkasten und Diffusor ist eine einfache, raumsparende Lösung der sich beim Einbau der Düsenkasten in 'den Turbinenradkasten stellenden Aufgaben. Das Gewinde kann weit vom Auflagesitz des· Düsenkasten-Zuflußsitutzens entfernt sein, was eine große Dehnlänge (Diffusorlänge und Dehnungshals) und infolgedessen wesentliche- UnempfindKchkeit der Verschraubung gegen Temperaturunterschiede ermöglicht. Die Heizung des Dehnungshal'ses des Düsenkasten-Zuflußstutzen· läßt Temperaturunterschiede zwitschern diesem und dem Diffusorkörper vermeiden; sie wird auf einfache Weise bewirkt unter Ausnutzung des Druckunterschiedes längs des Diffusors. Die Absaugung von Betriebsmittel aus dem Radkasten durch einen den Düsenkasten-Zuflußstutzen' umgebenden Durchflußraum läßt die Wärmezufuhr von einem Ventilgehäuse zur Rad- no kastemwandung und damit auch unnötig hohe Temperaturen an hoch beanspruchten Gehäuseteilen vermeiden; dadurch werden auch unerwünschte Verformungen des Radkastens infolge ungleichmäßiger Aufheizung desselben verhindert. Die Wärmeabgabe des Düsenkasten-Zuflußstutzens an- das Turbinengehäuse durch Strahlung- wird ebenfalls vermieden. Durch die Absaugung von Betriebsmittel aus dem Radkasten· längs einer ale Spirale ausgebildeten Leitvorrichtung kann die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels und damit auch der Wärmeübergang erhöht werden, ohne daß unnötig große Kühlmittelmengen verwendet werden müßten. Außerdem kann die Ableitung des Kühlmittels an einem beliebigen Punkt des Umfanges des Stutzens, in welchem das

Ventil eingesetzt ist, erfolgen, ohne daß dadurch eine Unsymmetrie in der Temperaturverteilung entsteht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Anordnung der Düsenkästen einer Höchsttemperatur-Dampf- oder -Gasturbine, deren Düsenventile als Einsitz-Ventile ausgebildet sind; deren Ventilsitz mit einem Diffusor versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusorkörper (8) des Ventilsitzes und der Zuflußstutzen (6) des Düsenkastens (4) so miteinander verschraubt sind, daß sie zwischeneinander einen Bund des Turbinengehäuses einklemmen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Kühlmittel-Durchflußraum (16), der zwischen dem Zuflußsitutzen (6) des Düsenkastens (4) und dein Zuflußstutzen (14) des Turbinengehäuses (1) gebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittel-Durchflußraum (16) mit dem Innenraum des Turbinenradkastenis in Verbindung steht und an eine Abströmleitung (19) angeschlossen ist, durch die aus dem Radkasten entspanntes Betriebsmittel als Kühlmittel abströmen kann.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine um den Zuflußstutzen (6) des Düsenkastens (4) herum angeordnete, als Spirale ausgebildete Leitvorrichtung (17) für das Kühlmittel.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis-4, gekennzeichnet durch einen zwischen dem Schraubengewinde (7) des Zufluß Stutzens (6) des Düsenkastens (4) und dessen Auflagesitz (15) im Turbinengehäuse angeordneten De'hmungshals (20) des Zuflußstutzens.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, gekernt zeichnet durch einen zwischen dem Dehnungshals (20) des Zufluß Stutzens (6) und dem Diffusorkörper (8) angeordneten Heizmittel-Durchflußraum (21) und durch Zu- und Abflußöffnungen (22) im Diffusorkörper, die so angeordnet sind, daß ein Teil· des den Diffusor durchfließenden Betriebsmittels unter Ausnutzung des Druckunterschiedes längs des Diffusors den Heizmittek-Durchflußraum- durchfließt und den Dehnunigshals des Zuflußstutzens des Düsenkastens heizt.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 659 086.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 503 5.56