DE2302456A1 - Turbosatz bestehend aus helium-turbine und einem heliumgekuehlten generator - Google Patents

Description

KEAi¹TWEBK UHION AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, 17. 1. 73

Werner-von-Siemens-Str.

Unser Zeichen: VPA 73/8921 O/Di

Turbosatz bestehend aus Helium-Turbine und einem heliumgekühlten Generator

Zur Ausnutzung von Wärme aus Kernreaktoren ist es bekannt, mit Helium arbeitende Turbinen im geschlossenen Kreislauf anzuwenden. Dabei wird das Edelgas Helium im Verdichter der Gasturbine auf ca. 60 bar verdichtet und anschließend im Heliumkreislauf auf ca. 20 bar entspannt.

Wegen der geringen Molekülgröße sind bei derartigen Heliumkreisläufen Dichtigkeitsprobleme besonders schwierig zu lösen. Im allgemeinen erfordert die Forderung nach möglichst weitgehender Dichtigkeit von Flanschverbindungen eine zusätzliche Lippenschweißung, die bei jeder Inspektion der Turbine wieder aufgetrennt werden muß.

Unabhängig davon bezieht sich die Erfindung auf einen Turbosatz, bei dem Dichtungsprobleme vermieden sind. Hier ist die Heliumturbine in einem geschlossenen, mit einer Atmosphäre aus Helium gefüllten Eaum angeordnet. Bei dieser Anordnung kann man Undichtigkeiten an einzelnen Stellen der Turbine in Kauf nehmen, da keine Vermischung von Helium und Luft zu befürchten ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer in einem derartigen Eaum angeordneten Turbine auch den zugehörigen,

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mit der Turbine zu koppelnden Generator so auszubilden, daß keine Dichtungsprobleme auftreten und eine einwandfreie Kühlung des Generators gewährleistet ist.

Die Erfindung betrifft damit einen Turbosatz entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Das Neue besteht in der im Kennzeichen enthaltenen technischen Lehre.

In der Zeichnung ist in einem mit einer Atmosphäre aus Helium gefüllten Maschinenraum 1 eine Helium-Turbine 2 und ein damit gekoppelter Generator 3 dargestellt. Der Generator 3 besitzt Öffnungen 4 am Umfang einer Stirnseite des Generators, von denen eine in der Zeichnung zu sehen ist. Durch diese Öffnungen, die je nach'Druckdifferenz zwischen Umgebung und Innenraum des Generators als Drosselstellen ausgebildet sind und zusätzlich durch eventuelle Ringspalte an den Wellendichtungen strömt das im Maschinenraum 1 befindliche Gas in den Generator 3 ein. Es wird durch Kühlgaskanäle 5 geleitet, die das Helium zunächst durch den Ständer 6 und dann über einen Ringkanal 7 durch den Läufer 8 bzw. durch den zwischen Läufer und Ständer vorhandenen Spalt 9 zu einem weiteren Kanal 10 und von da aus in eine Verbindungsleitung 11 leitet, die an eine Stelle eines Heliumkreislaufes führt, deren Druck niedriger ist als der Druck des Heliums im Maschinenraum 1.

Die Zu- und Ableitung des Heliums zur Heliumturbine 2 ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Für den Fall, daß der Helium-Kreislauf der Heliumturbine keine radioaktiven oder sonstigen Verunreinigungen enthält, kann ein gesonderter Helium-Kreislauf für den Maschinenraum 1 entfallen. Vorteilhafterweise wird man dann eine Öffnung in dem Gehäuse der Heliumturbine dort vorsehen, wo das verdichtete Gas mit möglichst niedriger Temperatur vorhanden ist. In diesem Fall würde der Überdruck im Maschinenraum 1 also dem höchsten, im Heliumkreislauf der Heliumturbine vorhandenen Druck

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entsprechen. Eine derartige Auslegung hat den Vorteil, daß das außerhalb des Maschinenraumes 1 - z.B. in einem Kernreaktor erhitzte Heliumgas in der Heliumturbine praktisch keine Druckdifferenz zu der umgebenden Atmosphäre aufweist. Es wird dann anschließend in bekannter Weise in der Heliumturbine auf einen niedrigen Wert entspannt und kühlt sich dabei ab. Bei dieser Auslegung haben also nur die kalten Teile des Gehäuses der Heliumturbine eine Druckdifferenz auszuhalten, was sich vorteilhaft auf die Auslegung der Heliumturbine auswirkt.

Beim Einströmen des Heliums in den Generator wird das Helium vom hohen, im Maschinenraum 1 herrschenden Druck im Generator auf einen niedrigen Druckwert entspannt. Beim Ausführungsbeispiel ist - in Richtung des Heliumstromes innerhalb des Generators gesehen - der Spalt zwischen Ständer und Läufer des Generators der Verbindungsleitung 11 direkt vorgeschaltet, so. daß in diesem Spalt 9 ein relativ niedriger Gasdruck herrscht. Gegenüber einem Kühlkreislauf mit anderer Strömungsriehtung ergeben sich dadurch niedrigere Reibungsverluste.

7 Patentansprüche
1 Figur

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Claims (7)

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   Patentansprüche

   Turbosatz, bestehend aus einer Heliumturbine und einem Generator, dadurch gekennzeichnet, daß die Heliumturbine (2) und der Generator (3) in einem mit Helium gefüllten Maschinenraum (1) stehen und daß der Generator (3) zum Zwecke der Kühlung einerseits Öffnungen (4) zu dem Maschinenraum (1) und andererseits eine Verbindung (11) zu einer Stelle eines Heliumkreislaufes besitzt, deren Druck unter dem Innendruck des Maschinenraumes (1) liegt.
2. 2. Turbosatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen aus einem die Generatorwelle umgebenden Ringraum bestehen.
3. 3. Turbosatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Maschinenraum (1) unter Überdruck steht.
4. 4· Turbosatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Maschinenraum (1) etwa dem höchsten im Heliumkreislauf der Heliumturbine (2) auftretenden Druck entspricht,
5. 5. Turbosatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (3) mit dem Heliumkreislauf der Heliumturbine (2) verbunden ist.
6. 6. Turbosatz nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung des Innendruckes im Maschinenraum (1) zwischen dem Innenraum der Heliumturbine (2) und dem Maschinenraum eine Verbindung besteht.
7. 7. Turbosatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Generator (3) und der Stelle niedrigeren Druckes im Heliumkreislauf im Innern des Generators in einen Ringkanal (10) mündet, der zum Spalt (9) zwischen Ständer und Läufer hin geöffnet ist.

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