DE1077229B - Befestigung eines Duesenkastens fuer eine Hochdruckdampfturbine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigung eines Düsenkastens für eine Hochdruckdampfturbine mit einem deren Innengehäuse und Außengehäuse durchsetzenden Einlaßrohr und mit einem Flansch, der am Innengehäuse mittels eines Kranzes von Schrauben befestigt ist.

Bei üblichen Befestigungen dieser Art sind die Befestigungsschrauben durch Biegebeanspruchung gefährdet. Denn da die Temperatur des Frischdampfes nicht konstant ist, sondern mit der Kessellast sich ändert, so ändert sich auch die Temperatur des Düsenkastens, seines Einlaßrohr.es und seines Flansches und daher auch der Durchmesser dieses Flansches und seines Kranzes der Gewindelöcher für die Schrauben; da aber das Innengehäuse den Temperaturänderungen des Frischdampfes nicht so schnell folgt, da also der Kranz der Schraubenköpfe, die ja bei üblichen Befestigungen dieser Art unmittelbar am Innengehäuse anliegen, seinen Durchmesser nicht ebenso schnell ändert, so stellen sich die Schraubenachsen schief, werden also die Schrauben gebogen und. da diese Änderungen im Laufe der Zeit sehr zahlreich sind, durch die Dauerwechselbeanspruchung gefährdet.

Diese Biegung der Schraube will die Erfindung vermeiden. Sie will erreichen, daß der Kranz der Schraubenköpfe seinen Durchmesser tunlichst gleichzeitig mit dem Kranz der im Düsenkastenflansch befindlichen Schraubengewindelöcher ändert.

Die Erfindung sieht dazu zwei Maßnahmen vor.

Die erste besteht darin, daß die Befestigungsschrauben mit ihren Köpfen in einem das Einlaßrohr umschließenden Ring liegen.

Diese Maßnahme ist bei Befestigung von Düsenkasten in Turbinengehäusen bekannt: Dort soll der Ring Verformungsunterschiede zwischen Gehäuse und Düsenkastenflansch, die durch Unterschied der Dehnungskoeffizienten des ferritischen bzw. austenitischen Werkstoffs entstehen, ausgleichen.

Aber diese Maßnahme behebt nicht den zwischen dem Ring und dem Düsenkasten auftretenden Unterschied der Temperatur, behebt nicht den Mangel, daß der Ring Temperaturänderungen des Düsenkastens nur mit Verzögerung folgt; denn dort ist ein Spalt zwischen Ring und Düsenkasten-Einlaßrohr vorhanden, und dieser Spalt hindert den Temperaturausgleich.

Die Erfindung sieht daher eine weitere Maßnahme vor. Diese besteht darin, daß in der Wand des Einlaßrohres mindestens eine Öffnung vorgesehen ist und daß der Ring, wenn er gleiche Temperatur wie das Rohr hat, am Rohr dicht anliegt, daß also die Öffnung im stationären Betriebszustand und bei langsamem Temperaturabfall des Frischdampfes vom Ring verschlossen, bei schnellem Temperaturabfall des Frisch-Befestigung eines Düsenkastens
für eine Hochdruckdampfturbine

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, N.Y. (V.St.A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,
München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. Mai 1958

Earl Hallenbeck Brinkman
und Arthur Joseph Kahkejian, Schenectady, N. Y.

(VStA.),
sind als Erfinder genannt worden

dampfes dagegen freigegeben wird, so daß der Ring von dem Frischdampf umspült wird.

Zur Erläuterung sei auf die Zeichnung verwiesen.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Doppelgehäusedampfturbine mit einem Düsenkasten, der am inneren Turbinengehäuse durch Schraubenbolzen befestigt ist.

Fig. 2 ist eine Aufsicht auf einen Teil der Schraubverbindung.

Fig. 3, 4 und S sind Schnittansichten des Befestigungsflansches, weiche die Arbeitsweise zeigen.

In Fig. 1 bezeichnen 1 das äußere Gehäuse. 2 das innere Gehäuse und 3 den Zwischenraum zwischen ihnen. In diesen Raum 3 wird Dampf geringerer Temperatur und geringeren Druckes eingeleitet.
Der Düsenkasten ist im ganzen mit 4 bezeichnet. Er enthält einen als Einlaßrohrleitung dienenden Teil 5 und einen kräftigen Flansch 6.

Der Teil 2 α des inneren Gehäuses enthält eine sich nach innen erweiternde Öffnung 2 b, welche das Einlaßrohr 5 des Düsenkastens mit einem gewissen Spielraum aufnimmt. Auf der Oberseite hat der Flansch 6 eine ringförmige Sitzfläche, die an einer ringförmigen Fläche des Teils 2 α dicht anliegt.

Das Einlaßrohr 5 führt durch das Außengehäuse 1 So unter Zwischenfügung einer Mehrringdichtung 1 α hindurch, auf deren Einzelheiten es hier nicht ankommt. Diese Dichtung soll lediglich ein gewisses Arbeiten des Einlaßteils 5 in waagerechter Richtung erlauben, das wegen der verschiedenen Wärmeausdehnung des

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Claims (4)

1. 3 4

   inneren und des äußeren Gehäuses notwendig werden Es würden also infolge der schnellen Abkühlung des

   kann. Das Treibmittel wird der Öffnung 1 b im Außen- Flansches 6 die Schraubenbolzen 11 erheblich auf

   gehäuse zugeführt. Biegung beansprucht werden; diese Biegungsbean-

   Damit die oberen Enden der Schrauben 11 sich in spruchung würde sich zu der Zugbeanspruchung der

   radialer Richtung etwa ebenso wie die Befestigungs- 5 Schraubenbolzen addieren und unter Umständen zu

   stellen dieser Schrauben im Flansch 6 nach innen und einem Bruch der Schrauben führen, und zwar insbe-

   außen bewegen, also Biegungsbeanspruchung dieser sondere an der Stelle, an welcher die Schraubenbolzen

   Schrauben vermieden wird, befinden sich die Schrau- in den Flansch 6 einmünden.

   benköpfe 11 α in einem Ring 12, der in einer Kreis- Um einen derartigen Bruch der Schrauben zu ver-

   ringnut 13 im Teil 2 a des inneren Gehäuses 2 ange- io meiden, wird gemäß der Erfindung dafür gesorgt, daß

   bracht ist. der Ring 12 der schnellen Durchmesserabnahme des

   Zwischen dem Außenumfang dieses Ringes 12 und Flansches 6 schnell nachkommt. Diese wird auf folder Wand der Nut 13 besteht ein Zwischenraum 13 a. gende Weise erreicht.

   Indem Ring 12 sind eine Anzahl von Vertiefungen 12 α In der Wand des Einlaß rohres 5 sind eine oder angebracht, welche die Schraubenköpfe 11 α aufnehmen, 15 mehrere Öffnungen 5 e angebracht, welche den Innenwie aus Fig. 2 hervorgeht. Die Schraubenköpfe selbst raum des Einlaßrohres mit der bereits oben erwähnten können mit polygonalen Sacklöchern 11 c versehen wer- Ringnut 5 d auf der Innenfläche des Ringes 12 verden, die zum Einsetzen eines Schlüssels dienen. Zwi- binden. Ferner sind auf der Unterseite des Ringes 12 sehen den Schraubenbolzen und dem Teil 2 a des in Fig. 1 eine Anzahl von in radialer Richtung verinneren Gehäuses besteht ebenfalls ein genügender 20 laufenden Kanälen 12 b angebracht. Wie aus Fig. 2 Spielraum 2d. hervorgeht, besteht je ein derartiger Kanal 12 δ zwi-

   Es sei zunächst angenommen, daß die Turbine noch sehen zwei Schraubenbolzen. Die äußeren Enden diekalt ist, d. h., daß nach einer längeren Ruhepause ser Kanäle kommunizieren mit dem Spielraum 13 a Frischdampf, also Heißdampf, dem Einlaßrohr 5 zu- zwischen der Außenfläche des Ringes 12 und der Wand geführt wird. Da die Wand 5 α des Einlaßrohres im 25 der Ringnut 13. Damit alle diese radialen Kanäle 12 & Vergleich zu den verhältnismäßig massiven Teilen 1 c gleichmäßig gespeist werden, kann an der unteren und 2 a des Außengehäuses und des Innengehäuses Innenkante des Ringes 12 noch eine kreisförmige Ausdünn ist, dehnt sich das Einlaß rohr 5 schnell aus, was sparung 5/ gemäß Fig. 3 angebracht sein,
   wegen des Spielraumes 2 c zwischen dem Einlaßrohr Wenn also die Turbinenbelastung schnell sinkt, also und dem Teil 2 c des Innengehäuses und wegen der 30 die Temperatur des Frischdampfes schnell abnimmt, radialen Verschiebemöglichkeit der einzelnen Teile läßt die schnelle Durchmesserverkleinerung des Einder Dichtung 1 α möglich ist. Die Außenfläche des Ein- laßrohres 5 an den Stellen 5 b und 5 c einen Zwischenlaßrohres 5 liegt hierbei an der Innenfläche des Ringes raum der Innenfläche des Ringes 12 und der Außen-12 dicht an, wie bei 5 b und 5 c dargestellt. Wegen der fläche des Einlaß rohres 5 entstehen, so daß der nunmehr innigen Berührung des Einlaßrohres mit der Innen- 35 kühlere Frischdampf durch die öffnung 5 e eintritt fläche des Ringes bei 5 b und 5 c nimmt sodann auch und gemäß Fig. 5 über den Zwischenraum 5 b auf die Temperatur des Ringes 12 etwa im selben Maße die Oberseite des Ringes 12 gelangt, während er zu wie die Temperatur des Flansches 6; der Wärme- gleichzeitig über den Zwischenraum 5 c in die Kanäle übergang an den Stellen 5 b und 5 c ist dabei sehr gut, 12 b eintritt. Der Ring 12 wird also auf allen Seiten da an diesen Stellen ein starker Druck von dem Ein- 40 von dem verhältnismäßig kühlen Frischdampf umlaßrohr 5 auf die Innenfläche des Ringes 12 ausgeübt spült und kommt somit verhältnismäßig schnell auf wird. die geringere Temperatur des Frischdampfes. Diese

   Im Ergebnis bewegen sich also die Schraubenköpfe starke Kühlwirkung auf den Ring 12 bewirkt, daß sein

   11 α etwa ebenso in radialer Richtung nach außen wie Durchmesser etwa ebenso schnell abnimmt wie der die unteren Enden der Schrauben 11, d. h. wie die- 45 Durchmesser des Einlaßrohres 5 und des Flansches 6 jenigen Stellen, an denen die Schrauben in den und somit eine Biegungsbeanspruchung der Schrau-Flansch 6 eingesetzt sind. Während des Warmlaufens benbolzen 11 ziemlich vermieden wird. Der Ring 12 der Turbine bleiben die Schrauben 11 also parallel zu- gleitet, wenn er kleiner wird, auf der Bodenfläche der einander, d.h. sie behalten während der ganzen Zeit Vertiefung 12α., obwohl er durch die Zugkraft der des Warmlaufens der Turbine dieselbe einander par- 50 Schrauben 11 mit seiner Unterseite auf die Bodenallele Richtung, die sie im kalten Zustand der Turbine fläche der Vertiefung 12 a stark angedrückt wird,
   einnehmen. Sobald sich die Temperatur des Ringes 12 der neuen

   Wenn die Belastung der Turbine schnell sinkt, also Temperatur des Frischdampfes angeglichen hat, ver-

   die Temperatur des Frischdampfes schnell abfällt, so schwinden die Zwischenräume an den Stellen 5 b und

   verkleinert das Einlaßrohr 5 seinen Durchmesser ver- 55 5 c wieder, so daß die Umspülung des Ringes 12 mit

   hältnismäßig schnell, und wegen der guten Wärme- dem Frischdampf unterbunden wird. Es ist also keine

   übertragung zwischen dem Einlaßrohr, dem Flansch 6 nennenswerte Verkleinerung des thermischen Wir-

   und dem Ellenbogenteil 7 verkleinert sich auch der kungsgrades der Turbine zu befürchten.

   Durchmesser des Flansches 6 etwa ebenso schnell. Bei der beschriebenen Einrichtung kann man also

   Durch diese Durchmesserverkleinerung des Einlaß- 6° auch den Düsenkasten und sein Einlaßrohr in sehr

   rohres 5 entsteht an den Stellen 5 b und 5 c ein Zwi- einfacher Weise mit dem Innengehäuse verschrauben

   schenraum, so daß aus dem Ring 12 nur wenig Wärme bzw. den Düsenkasten mit seinem Einlaßrohr von dem

   mehr auf das Einlaßrohr 5 übertragen wird. Der Ring Innengehäuse wieder lösen.

   12 würde sich also unter diesen Umständen nur sehr

   viel langsamer abkühlen, als es der Temperatur- 65 Patentansprüche:
   abnähme des Frischdampfes und der Durchmesserabnahme des Einlaßrohres 5 entspricht, da er mit dem 1. Befestigung eines Düsenkastens für eine Teil 2 α des Innengehäuses in inniger Berührung ist Hochdruckdampfturbine mit einem deren Innen- und dieses sich wegen seiner großen Wärmekapazität gehäuse und Außengehäuse durchsetzenden Einlaßnur sehr viel langsamer abkühlt als das Einlaßrohr 5. 70 rohr und mit einem Flansch, der am Innengehäuse

   mittels eines Kranzes von Schrauben befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Befestigungsschrauben (11) mit ihren Köpfen (Ha) in einem das Einlaßrohr (5) umschließenden Ring (12) liegen, daß ferner in der Wand des Einlaß rohres mindestens eine Öffnung (5 e) vorgesehen ist und daß der Ring (12), wenn er gleiche Temperatur wie das Rohr (5) hat, am Rohr dicht anliegt, daß also die Öffnung (5 e) im stationären Betriebszustand und bei langsamem Temperatur abfall des Frischdampfes vom Ring (12) verschlossen, bei schnellem Temperaturabfall des Frischdampfes dagegen freigegeben wird, so daß der Ring (12) von dem Frischdampf umspült wird.
2. 2. Befestigung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (12) auf seiner am Einlaßrohr (5) anliegenden Innenfläche einen ring-

   förmigen Kanal (5 d) enthält, der mit der Öffnung (5e) in der Wand des Einlaßrohres in Verbindung steht, und daß zwischen der Außenfläche des Ringes und dem Innengehäuse ein Zwischenraum (13 a) besteht.
3. 3. Befestigung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich an der Anlagefläche des die Schraubenköpfe enthaltenden Ringes (12) eine Reihe von radial verlaufenden Kanälen (12 b) befinden, die mit dem Zwischenraum (13 a) zwischen Ring und Innengehäuse kommunizieren.
4. 4. Befestigung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (12 b) mit der Öffnung (ße) in der Wand des Einlaßrohres (5) kommunizieren.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 926 966.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 909 759/86 3.