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Einrichtung zum Ausgleich verschiedener Wärmeausdehnungen zwischen
einer äußeren Gehäusewand und einer Zwischenwand des gleichen Gehäuses, insbesondere
bei Dampf-oder Gasturbinen Bei vielen Wärmeenergie verarbeitenden Vorrichtungen
und Maschinen, insbesondere Dampf- oder Gasturbinen, die Gehäuse mit eingesetzten
Zwischenwänden (z. B. Leitscheiben )besitzen, werden durch die insbesondere bei
hohen Temperaturen stark .auftretenden Wärmeausdehnungsunterschiede zwischen Gehäuse
und Zwischenwand verschiedenartig Übelstände verursacht. Diese -Nachteile machen
sich bei mit hohen Drücken und holten Temperaturen arbeitenden Dampfturbinen besonders
unangenehm fühlbar, da bei diesen die Leitscheibe weit höheren Temperaturen ausgesetzt
ist als das von der Außenluft: gekühlte Turbinengehäuse. Die vorgenannten großen
Wärmeaus:dehnungsunterschierle zwischen Gelhäuse und Zwischenwand haben schlechte
Abdichtungen un1 exzentrische Lagerungen der Zwischenwände zur Folge. -Nun ist aber
gerade bei Hochdruckdampfturbinen, welche verhältnismäßig kleine Querschnitte der
Leitkanäle als auch kleine Zwischenräume in den Stopfbüchsen .der Welle und in :den
Leitscheiben besitzen, die unbedingt zentrische Lagerung der Leitscheiben bei allen
Betriebsverhältnissen notwendig. Um die angegebenen Übelstände zu beseitigen und
den insbesonders bei Hochdruckdampfturbimen gestellten Anforderungen zu entsprechen,
besteht :die in bekannter Weise zwischen der Gebäuse-,vand und dem äußeren Umfange
der Zwischenwand angeordnete Ausgleichsvorrichtung der Erfindung gemäß aus einem
federnden Ringkörper, dessen zueinander versetzt angeordnete Übertragungsorgane
für die Ausgleichkräfte so ausgebildet oder angeordnet sind, daß ohne Zuhilfenahme
anderer mechanischer Sicherungen eine dampfdichte und dabei zentrisehe und axiale
Lagerung .der Zwischenwand gesichert ist.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung beispielsweise
an Dampfturbinen, und zwar bezüglich des Einbaues von Leitscheiben. im Turbinengehäuse,
veranschaulicht. Abb. i zeigt dem Einbau und,die Ausgestaltung einer mit einer Wärmeausgleichsvorrichtung
versehenenLeitsch.eibe im Turbinengehäuse. Die Abb. 2, 3 und .4 zeigen weitere Ausführtingsheispieleder
Wärmeausgleichsvorrichtung zwischen Turbinengehäuse und Leitscheibe im Querschnitt.
Die Abb.5, 6 und 7 zeigen eine weitere
Gruppe eigenartiger Ausbildungen
der Wärmeausgleichsvorrichtung im Querschnitt. In :den Abb. 8, 9 und io sind im
Querschnitt weitere eigenartige Ausbildungen der in den Abb. i bis 4. veranschaulichten
Ausgleichsvorrichtungendargestellt. Abb. i i zeigt .eine weitere Ausfü!hrungs-form
der Ausgleichsvorrichtung im Querschnitt.
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In allen Abbildungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern
bezeichnet. In Abb. i sind i das Turbinengehäuse, 2 die Leitscheibe, 3 die Leitkanäle
und q. ,die Bohrung für die .durchgehende Weile. Am Rande der Leitscheibe sind verhältnismäßig
tief einschneidende Schlitze 5, 5 vorgesehen, die entlang des Leitscheiben!kranzes
ringförmig verlaufen. Im Umfange des. Leitschdibenkranzes ist eine verhältnismäßig
breite Ausnehmung 6 vorgesehen, .die gleichfalls ringförmig um den Umfang der Leitscheibe
verläuft. 7, 7 sind die Sitzflächen, mit welchen sich die Leitscheibe gegen das
Gehäuse i stützt.
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Durch .die vorstehend beschriebene Bauart wird ein Ausgleichskörper
8 geschaffen, der mit der Leitscheibe nur an einer schmalen Stelle 9 zusammenhängt.
Diese Verbindungsstelle 9 ist gegenüber der ringförmigen Au@snehtnung 6 so angeordnet,
@daß idie Sitzflächen 7 in bezug auf die Verbindungsstelle 9 versetzt liegen. Durch
die aus dem äußeren Randteil der Zwischenwand herausgearbeiteten Schlitze 5, 5 und
die Ausnehmung 6 wird am Umfang der Leitscheibe ein in sich federnder Ring geschaffen,
der bei Ausdehnungen der Leitscheibe nachgeben kann.
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Bei zier Ausführungsform gemäß Abb. 2 ist der Ausgleichskörper 8 weserntlich
breiter gehalten als der Leitscheibenkranz, und dementsprechend ist auch die Ausnehmung
6 verbreitert. Hierdurch wird die Federung ides Ausgleichskörpers und der Ausgleich
der Wärmeausdehnungsunterschiede erhäht. Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 ist
gleichfalls ein verbreiterter Ausgleichskörper 8 vorgesehen. Die Sitzflächen 7 des
Ausgleichskörpers sind-, bei !dieser Ausführungsform im Turbinengehäuse i versenkt.
Hierdurch wird eine erhebliche Dampfdichtheit zwischen der Leitscheibe und dem Turbinengehäuse
und eine Sicherung gegen ,axiale Verschiebungen der Leitscheibe erreicht.
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Beider Ausführungsform gemäß der Abb. ,4 ist der Schlitz 5 nur an
einer Seite der Leitscheibe vorgesehen, so -daß die Verhintdungsstel.le 9 mit .dem
Ausgleichskörper an die äußere Seite der Leitscheibe verlegt ist. Die Sitzflächen
7, 7 sind zu der Verbindungsstelle 9 wiederum versetzt angeordnet. Hierdurch wird.
außer der ringförmigen Ausnehmung 6 noch eine zweite ringförmige Ausnehinung E>
geschaffen, die mit dem Dampfraum hinter der Leitscheibe in offener Verbindung steht.
Durch den hierdurch geschaffenen Druckuntarschied im Raum 6' im Verhältnis zu dem
ringförmigen Schlitz 5 wird der Ausgleichskörper in erhöhtem Maße @dichtend an -das
Gehäuse angepreßt.
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Bei der Ausführungsform gemäß den Abb.5, 6 und 7 ist die Wärmeausgleichsvorrvchtung
baulich vom Gehäuse i und der Leitscheibe 2 getrennt und als selbständiger Teil
ausgebildet.
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In Abb. 5 bezeichnet 8 den als selbständigen Teil ausgebildeten Ausgleichskörper.
Der Ausgleichskörper ist breiter gehalten als der Leitscheibenkranz und mit zwei
Siizflächen 7,7
und. einer ringförmigen Ausdehnung 6 versehen. An der Innenfläche
ist -der Ausgleichslcörper so ausgestjaltet, daß er nur mit einer verhältnismäßig
schmalen Sitzfläche auf dem Leitschei;benkörper aufsitzt, so @daß zu beiden Seiten
.der Sitzfläche die Schlitze 5, 5 frei bleiben.
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Bei der Ausführungsform gemäß Abb.6 besitzt .der Ausgleichskörper
8 ran seinem äußeren Umfang, eine Sitzfläche 7 und an seinem iiin:ereiiUmfang z"vei
Sitzflächen i i, i i.
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Bei dem Einbau eines derartigen Ausgleichskörpers entstehen die Schlitze
5 am äußeren Umfang ,des Ausgleichskörpers, wogegen :die Ausnehmung 6 zwischen Ausgleichskörper
und Leits.cheibenkörper verlegt ist. Die Befestigung des Ausgleichskörpers 8 erfolgt
durch Schrauben 12 am Turbinengehätt.se.
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Bei der Ausführungsform gemäß der Abb. 7 ist der Ausgleichskörper
ähnlich ausgestaltet wie nach Abb. 5 und =durch Schrauben 13 mit der Leitscheibe
sowie durch Schrauben 1d. mit Odem Turbinengehäuse i verbunden.
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Bei der Ausführungsform gemäß Abb.8 veranschaulicht i das Turbinengehäuse,
2 2', 2" nebeneinanderliegende Leitscheiben mit ,Ion auf diesen Leitscheiben vorgesehenen
Ausgleichskörpern 8, 8', 8". Die Ausgleichskörper sind aus dem Leitscheibenkr anz
herausgearbeitet und durch Schlitze 5, 5', 5" von 'der Leitscheibe getrennt. Die
Ausgleichskörper 8, 8', 8" und gegenüber dem Leitscheiben,kranz verbreitert und
mit Sitzflächen 7, 7', 7" versehen. 6, 6', 6" sind die Ausnehmungen zwischen den
Sitzflächen. An der Innenseite zweier benachbarter Ausgleichskörper 8, 8' ist ein
ringförmiger Verbindungsteil 18 vorgesehen, .der mittels Schrauben. i9 an dem Turbinengehäuse
i befestigt ist. Hierdurch werden zwei benachbarte Ausgleichskörper mit einem einzigen
Befestigungsmittel an das Turbinengehäuse angepreßt.
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Bei der Ausführungsform gemäß Abb.9
sitzt der Ausgleichskörper
fliegend. nur durch einen einzigen. Schlitz 5 vo;in Leitschei.benkörper getrennt,
auf der Leitscheibe. Die Sitzfläche 7 des Ausgleichskörpers liegt weit vor, so daß
eine empfindliche Federung des Ausgleichskörpers geschaffen wird. Der .@usgleiclishörper
selbst ist hohlkegelförmig ausgebildet und ist mit seinem verstärkten Sitzteil dampfdicht
in ringförmigen Nuten des Turbinengehäuses eingepaßt. Die Vertiindung des Ausgleichskörpers
mit dem Turbinengehäuse i erfolgt außerdem noch durch Schrauben 2o. Auf die untere
Seite des Ausgleichskörpers wirkt ein höherer Dampfdruck als auf die obere Seite,
sodaß der Ausgleichskörper durch diesen Druckunterschied gegen das Gehäuse gepreßt
wird.
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Bei derAusführungsform gemäß derAbb. io sind in der Richtung vorn
Umfang gegen die Mitte der Leitscheibe mehrere Ausgleichsvorrichtungen vorgesehen.
8 ist der Ausg1eiclislzörper, der mit den Schlitzen 5 und der Ausne-hmung 6 die
äußere Ausgleichsvorrichtung bildet. Unterhalb des Leitkanals 3 ist noch eine zweite,
innere Ausgleichsvorrichtung vorgesehen. Diese innere Ausgleichsvorrichtung wird
beispielsweise dadurch gebildet, dzß der die Leitkanäle tragende Kranz 20 der Leitscheibe
nur durch eine ganz schmale Verbindungsstelle 2i, welche durch Anordnung eines Schlitzes
22 gebildet wird, mit der Leitscheibe in Verbindung steht.
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Bei derAusführungsform gemäß der Abb. i i bildet der Ausgleic'hs'körper,
8 einen Teil des Turbinengehäuses i. Der Ausgleichskörper ist durch Schlitze 5,
5 vom Turbinengehäuse getrennt und hängt mit diesem nur durch die schmale Verbindungsstelle
9 zusammen; er stützt sich gegen die Leitscheibe 2 mit den Stützflächen 7, 7, -zwischen
denen eine Ausnehmung 6 vorgesehen ist.
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Schon infolge der federnden Wirkung der beschriebenen Ausgleichsvorrichtungen
werden die Sitzflächen der Leitscheiben dampfdicht gegen das Gehäuse gepreßt. Zur
Unterstützung dieser Wirkung können die Ausnehniungen 6 bei -den dargestellten Ausführungen
mit Ausnahme der Abb.6, 9 und ii durch Kanäle oder Bohrungen finit dem Dampfraum
hinter der Leitscheibe verbunden sein. Hierdurch wird erreicht"daß der Druck in
den Ausnehmungen 6 geringer ist als in den finit dein Dampfraum vor :der Leitscheibe
in Verbindung stehenden ringförmigen Ausnehmungen 5, und daß durch diesen Druckunterschied
der Ausgleichskörper 8 gegen die Gehäusewand gepreßt wird. Bei den in den Abb. 6
und i i dargestellten _ 1usführungsformen wird die gleiche Wirkung erzielt, indem
die Ausneliniungen 6 durch Kanäle oder Bohrungen finit .dein Dampfraum vor der Leitscheibe
in Verbindung gebracht werden. Zur weiteren Unterstützung der Erreichung einer möglichst
vollständig sicheren DampfdichCheit zwischen dem Gehäuse und der Leitscheibe sind
vielfach die Sitzflächen auch noch mit .dem Turbinengehäuse verschraubt oder in
ringförmigen Nuten des Turbinengehäuses dampfd@iclit eingepaßt oder beides gleichzeitig.
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Die vorstehend beschriebenen Einrichtun gen sichern möglichst vollkommene
@entrierun.g oder Leitscheiben gegenüber dem Gehäuse auch bei durch verschiedene
Erwärmungen veranlaßte, erheblich verschiedene Ausdelmungen :dieser Teile.
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In der angegebenen Weise können auch andere Zwischienvände in das
Turbinengehäuse eingebaut sein, z. B. Unterteilungswände, welche eine Stopfbüchse
oder Hülse für die Turbinenwelle tragen.