DE102006038021A1

DE102006038021A1 - Innengehäuse einer rotierenden thermischen Maschine

Info

Publication number: DE102006038021A1
Application number: DE102006038021A
Authority: DE
Inventors: Davor Kriz
Original assignee: Alstom Technology AG
Current assignee: General Electric Technology GmbH
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2006-08-14
Publication date: 2007-03-01
Also published as: US20070044860A1; US7681601B2; CN1920264B; JP2007056871A; CN1920264A; JP4662898B2

Abstract

Ein Innengehäuse (10) einer rotierenden thermischen Maschine, insbesondere einer Dampfturbine, ist im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet und in einer durch eine Gehäuseachse (11) gehende Trennebene (20) unterteilt in einen unteren Gehäuseteil (12) und einen oberen Gehäuseteil (13), welche Gehäuseteile (12, 13) in der Trennebene (20) miteinander lösbar verbunden sind. DOLLAR A Eine Verbesserung der thermomechanischen Eigenschaften gegenüber mit Flanschen versehenen Gehäusen wird dadurch erreicht, dass die beiden Gehäuseteile (12, 13) im Bereich der Trennebene (20) zwei einander gegenüberliegende Überlappungsbereiche (14, 15) aufweisen, in welchen die beiden Gehäuseteile (12, 13) einander mit Überlappungsabschnitten (17, 18) überlappen und miteinander lösbar verbunden sind, dass die beiden Gehäuseteile (12, 13) eine vorgegebene Wanddicke (d) haben, und dass in den Überlappungsbereichen (14, 15) die Summe der Dicken der sich überlappenden Überlappungsabschnitte (17, 18) in etwa gleich der Wanddicke (d) der beiden Gehäuseteile (12, 13) ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der thermischen Maschinen. Sie betrifft ein Innengehäuse einer rotierenden thermischen Maschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Innengehäuse einer Dampfturbine bestehen üblicherweise aus zwei Halbschalen, nämlich einer oberen und unteren Gehäusehälfte, die in der horizontalen Trennebene über an den Schalen angeordnete Flansche miteinander verschraubt sind (siehe z.B. die Druckschrift US-B1-6,273,675).

Es ist bekannt, dass es aufgrund der am Gehäuse auftretenden hohen Temperaturen und der miteinander verschraubten Flansche zu verschiedenen Problemen kommen kann: Das Gehäuse ist im Bereich der Flansche mechanisch sehr steif, während es an den Polen ohne Flansch vergleichsweise schwach ist. Dadurch kann es (im Querschnitt) zu ovalen Verformungen kommen, d.h. radialen Deformationen, die ein Schleifen der Spitzen der sich im Inneren drehenden Schaufeln an den Gehäusewänden bzw. ein den Wirkungsgrad beeinträchtigendes grosses Spiel zwischen Schaufelspitze und Gehäusewand zur Folge haben.

Es sind bereits in der Vergangenheit Vorschläge gemacht worden, durch eine spezielle Ausgestaltung des Gehäuses und unter Beibehaltung der Flansche die radialen Deformationen zu verringern (US-B1-6,336,789). Diese Lösungen beanspruchen zusätzlichen Platz und zusätzliches Material, ändern jedoch grundsätzlich die durch die Flansche verursachte Unsymmetrie nicht.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Innengehäuse einer rotierenden thermischen Maschine zu schaffen, welches die Nachteile bekannter Innengehäuse vermeidet und sich insbesondere bei einfachem Aufbau durch reduzierten Materialverbrauch, verringerten Platzanspruch und eine hohe Symmetrie auszeichnet.

Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemässe Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Gehäuseteile im Bereich der Trennebene zwei einander gegenüberliegende Überlappungsbereiche aufweisen, in welchen die beiden Gehäuseteile einander mit Überlappungsabschnitten überlappen und miteinander lösbar verbunden sind, dass die beiden Gehäuseteile eine vorgegebene Wanddicke haben, und dass in den Überlappungsbereichen die Summe der Dicken der sich überlappenden Überlappungsabschnitte in etwa gleich der Wanddicke der beiden Gehäuseteile ist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass sich die Überlappungsbereiche in Umfangsrichtung jeweils über einen Winkel zwischen 10° und 25°, vorzugsweise etwa 18°, erstrecken.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Überlappungsabschnitte beider Gehäuseteile in etwa dieselbe Wandstärke aufweisen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Gehäuseteile innerhalb der Überlappungsabschnitte jeweils durch eine Verschraubung miteinander lösbar verbunden sind, dass die Verschraubungen eine Vielzahl in den Überlappungsbereichen verteilt angeordneter Schraubbolzen umfasst, und dass die Schraubbolzen innerhalb der Überlappungsbereiche nach einem regelmässigen Muster verteilt angeordnet sind.

KURZE ERLÄUTERUNG DER FIGUREN
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
1 den axialen Schnitt durch ein Innengehäuse einer Mitteldruck-Dampfturbine mit wechselnder Gehäusekontur für verschiedene Schaufelkanäle und Anzapfstellen, an dem beispielhaft eine Verwirklichung der Erfindung gezeigt ist;
2 den Querschnitt durch das in 1 dargestellte Gehäuses entlang der Ebene II-II in 1;
3 die Ausbildung der Verschraubung beim Ausführungsbeispiel der 2; und
4 in einem vergrösserten Ausschnitt einen der Überlappungsbereiche des unteren und oberen Gehäuseteils in 2.
WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In 2 ist der Querschnitt durch ein Innengehäuse 10 einer Dampfturbine gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben. Das Innengehäuse 10, das sich entlang einer Achse 11 erstreckt und beispielsweise die in 1 gezeigte Durchmesserkontur (für den Mitteldruckteil einer zweiflutigen Dampfturbine) aufweisen kann, besteht aus einem oberen Gehäuseteil 13 und einem unteren Gehäuseteil 12. Die beiden Gehäuseteile 12, 13 sind ohne die üblichen, seitlich herausstehenden Flansche unter Bildung eines nahezu perfekten kreisförmigen Hohlzylinders zusammengesetzt und miteinander unter Einsatz einer Vielzahl von verteilt angeordneter Schraubbolzen 19 verschraubt. Die Schraubbolzen 19 sind dabei in radialer Richtung orientiert.
Die beiden Gehäuseteile 12 und 13 weisen dazu im Bereich der Trennebene 20 zwei einander gegenüberliegende Überlappungsbereiche 14, 15 auf, in welchen die beiden Gehäuseteile 12, 13 einander mit Überlappungsabschnitten 17, 18 überlappen und miteinander lösbar verbunden sind (4). Die beiden Gehäuseteile 12, 13 haben ausserhalb der Überlappungsbereiche 14, 15 eine vorgegebene Wanddicke d. In den Überlappungsbereichen 14, 15 ist die Summe der Dicken der sich überlappenden Überlappungsabschnitte 17, 18 in etwa gleich der Wanddicke d der beiden Gehäuseteile 12, 13, so dass sich über den gesamten Umfang des Innengehäuses 10 eine durchgehend gleich Wanddicke und damit weitgehend homogene thermomechanische Eigenschaften ergeben. Besonders günstige Eigenschaften werden erhalten, wenn die Überlappungsabschnitte 17, 18 beider Gehäuseteile 12, 13 dabei in etwa dieselbe Wandstärke aufweisen.
Die Ausdehnung der Überlappungsbereiche 14, 15 wird so gewählt, dass sich bei den herrschenden Kräften am und im Innengehäuse 10 eine ausreichende mechanische Stabilität ergibt. Es hat sich bewährt, wenn sich die Überlappungsbereiche 14, 15 in Umfangsrichtung jeweils über einen Winkel zwischen 10° und 25°, vorzugsweise etwa 18°, erstrecken.
Wie bereits weiter oben erwähnt, sind die beiden Gehäuseteile 12, 13 innerhalb der Überlappungsabschnitte 17, 18 jeweils durch eine Verschraubung 16 miteinander lösbar verbunden. Die Verschraubungen 16 umfassen eine Vielzahl in den Überlappungsbereichen 14, 15 verteilt angeordneter Schraubbolzen 19, die gemäss Fig. innerhalb der Überlappungsbereiche 14, 15 nach einem regelmässigen Muster verteilt angeordnet sind.
Da bei der erfindungsgemässen Lösung keine Flansche in der Trennebene vorhanden sind, ergibt sich über den gesamten Umfang eine gleichmässige Verteilung der Kräfte, die vom Kreis abweichende Verformungen des Gehäuses auf ein Minimum reduziert.
Aufgrund der überlappenden Verschraubung kann das Gehäuse in einer nahezu beliebigen, auch komplizierten Form, wie sie in 1 beispielhaft dargestellt ist, gegossen werden. In der Trennebene 20 ergibt sich ein perfektes Spiegelbild, das eine gute Passung der beiden Gehäusehälften und eine leichte Montage ermöglicht.

10: Innengehäuse (Dampfturbine)
11: Achse
12: unterer Gehäuseteil
13: oberer Gehäuseteil
14,15: Überlappungsbereich
16: Verschraubung
17,18: Überlappungsabschnitt
19: Schraubbolzen
20: Trennebene
d: Dicke (Gehäusewand)

Claims

Innengehäuse (10) einer rotierenden thermischen Maschine, insbesondere einer Dampfturbine, welches Innengehäuse (10) im wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist und in einer durch eine Gehäuseachse (11) gehende Trennebene (20) unterteilt ist in einen unteren Gehäuseteil (12) und einen oberen Gehäuseteil (13), welche Gehäuseteile (12, 13) in der Trennebene (20) miteinander lösbar verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäuseteile (12, 13) im Bereich der Trennebene (20) zwei einander gegenüberliegende Überlappungsbereiche (14, 15) aufweisen, in welchen die beiden Gehäuseteile (12, 13) einander mit Überlappungsabschnitten (17, 18) überlappen und miteinander lösbar verbunden sind, dass die beiden Gehäuseteile (12, 13) eine vorgegebene Wanddicke (d) haben, und dass in den Überlappungsbereichen (14, 15) die Summe der Dicken der sich überlappenden Überlappungsabschnitte (17, 18) in etwa gleich der Wanddicke (d) der beiden Gehäuseteile (12, 13) ist.
Innengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Überlappungsbereiche (14, 15) in Umfangsrichtung jeweils über einen Winkel zwischen 10° und 25°, vorzugsweise etwa 18°, erstrecken.
Innengehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überlappungsabschnitte (17, 18) beider Gehäuseteile (12, 13) in etwa dieselbe Wandstärke aufweisen.
Innengehäuse nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäuseteile (12, 13) innerhalb der Überlappungsabschnitte (17, 18) jeweils durch eine Verschraubung (16) miteinander lösbar verbunden sind.
Innengehäuse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschraubungen (16) eine Vielzahl in den Überlappungsbereichen (14, 15) verteilt angeordneter Schraubbolzen (19) umfasst.
Innengehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubbolzen (19) innerhalb der Überlappungsbereiche (14, 15) nach einem regelmässigen Muster verteilt angeordnet sind.