DE554367C

DE554367C - Device for the installation of split guide vane carriers, especially of machines which are exposed to high pressures and temperatures

Info

Publication number: DE554367C
Application number: DEB136676D
Authority: DE
Original assignee: Bergmann Elektricitaets Werke AG
Current assignee: Bergmann Elektricitaets Werke AG
Priority date: 1928-03-25
Filing date: 1928-03-25
Publication date: 1932-07-08

Description

Bei Dampf- oder Gasturbinen mit besonderen Leitschaufelträgern wird es, insbesondere bei hohen Temperaturen, praktisch unmöglich, die Wärmedehnungen von Gehäuse und Leitschaufelträger in allen Betriebszuständen gleich groß zu halten. Man hat daher bereits die Leitschaufelträger in besondere vom Wärmemittel umspülte Haltekörper eingebaut. Diese Haltekörper werden ein- oder mehrteilig derart ausgeführt, daß sie selbst sich so weit dehnen können, als es die umschlossenen Leitschaufelträger erfordern. Dabei zeigten sich einteilige, die Leitschaufelträger kraftschlüssig umfassende, nachgiebige Haltekörper als besonders vorteilhaft, da sie die Nachteile aller geteilten Haltekörper, nämlich die Teilfugenverbindung und die Gefahr des Unrundwerdens, vermeiden. Auch diese Haltekörper sind aber nicht ohne weiteres geeignet, bei sämtlichen vorkommenden Dehnungsunterschieden zwischen Tragkörper und Leitschaufelträger die gegenseitige Lage von Haltekörper und Leitschaufelträger unverändert zu erhalten. Soweit die Dehnung des Haltekörpers stärker ist als die des Leitschaufelträgers, geht bei den bekannten Ausführungen vielmehr die Zentrierung des Leitschaufelträgers verloren, und es tritt infolgedessen eine Verlagerung des Leitschaufelträgers gegen die Welle ein. Damit ergibt sich dann eine die Betriebssicherheit gefährdende einseitige Verkleinerung des radialen Spaltes zwischen den feststehenden und den umlaufenden Teilen.In the case of steam or gas turbines with special guide vane carriers, it is particularly important for high temperatures, practically impossible, the thermal expansion of the housing and guide vane carrier to keep the same size in all operating states. You therefore already have the guide vane carriers built into a special holding body surrounded by the heating medium. These holding bodies are designed in one or more parts in such a way that that they can stretch themselves as far as the enclosed guide vane carriers require. One-piece, frictionally encompassing the guide vane carriers, compliant holding body as particularly advantageous, since they have the disadvantages of all divided holding body, namely, avoid the butt joint connection and the risk of becoming out of round. Even however, these holding bodies are not readily suitable for all the expansion differences that occur between the support body and the guide vane carrier, the mutual position of the holding body and the guide vane carrier remains unchanged to obtain. If the expansion of the holding body is greater than that of the guide vane carrier, what is more important in the known designs is the centering of the guide vane carrier lost, and it occurs as a result of a displacement of the guide vane against the Wave a. This then results in a one-sided reduction in size that endangers operational safety the radial gap between the stationary and the rotating parts.

Es ist auch schon vorgesehen worden, neben der Zentrierung der Leitschaufelträger nach außen zugleich eine Zentrierung nach innen vorzunehmen. Das genügt aber an sich noch nicht ohne weiteres, um eine wirklich einwandfreie Zentrierung der Leitschaufelträger zu erhalten. Dafür ist es vielmehr erforderlich, daß die Innenzentrierung nicht oder doch nicht allein durch den für die nachgiebige Außenzentrierung benutzten Haltekörper gebildet wird. Gemäß der Erfindung soll der Einbau der Leitschaufelträger derart erfolgen, daß bei den geteilten, in besonderen einteiligen Haltekörpern nach außen elastisch nachgiebig zentrierten Leitschaufelträgern zugleich eine praktisch starr wirkende Innenzentrierung stattfindet, die nicht oder doch nicht allein durch den die elastische Außenzentrierung ergebenden Haltekörper gebildet wird. Daß die gleichen Haltekörper, die in bezug auf die Zentrierung nach außen elastisch nachgiebig wirken, sich in bezug auf die Zentrierung nach innen praktisch starr verhalten können, ist durch die Verwendung geteilter Leitschaufelträger ohne weiteres möglich.It has also already been provided for, in addition to the centering of the guide vane carriers centering inwards at the same time on the outside. But that is not enough in and of itself without further ado, in order to obtain a really perfect centering of the guide vane carriers. For this it is rather necessary that the inner centering is not or not only is formed by the holding body used for the flexible external centering. According to of the invention, the installation of the guide vane carrier should be done in such a way that the split, in special one-piece holding bodies to the outside elastically resiliently centered guide vane carriers at the same time a practically rigid acting inner centering takes place, which does not or but not formed solely by the holding body resulting in the elastic external centering will. That the same holding body, which is elastic with respect to the centering to the outside act resilient, behave practically rigidly with respect to the centering inwards is easily possible through the use of split guide vane carriers.

Bei einer derartigen Ausführung erreicht man, daß die Lage des Tragkörpers zum Leitschaufelträger auch bei auftretenden Dehnungsunterschieden unverändert bleibt, und zwar unabhängig davon, wie die Dehnungsunterschiede zustande gekommen sind, ob z. B. durch voreilende Abkühlung oder durch nacheilende Erwärmung der Leitschaufelträger gegenüber demWith such an embodiment it is achieved that the position of the support body in relation to the guide vane carrier remains unchanged even if there are expansion differences, regardless how the expansion differences came about, whether z. B. by leading Cooling or delayed heating of the guide vane carriers compared to the

Haltekörper. Als besonderer Vorteil ergibt sich zugleich noch, daß durch die beiderseitige Zentrierung auch ein Werfen der zweiteiligen, ringförmigen Leitschaufelträger nach außen wie nach innen verhindert wird.Holding body. At the same time, there is a special advantage that due to the mutual centering also a throwing of the two-part, annular guide vane carrier outwards like inside is prevented.

Wie die Ausführung im einzelnen getroffen werden kann, ist in den Zeichnungen an Hand einiger Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Dabei ist in Abb. ι und 2 eine Trommelturbine,How the execution can be made in detail is shown in the drawings some embodiments illustrated. In Fig. Ι and 2 a drum turbine,

ίο in Abb. 3 eine Räderturbine zugrunde gelegt. Nach Abb. 1 zunächst sind α¹, α², α³, α¹ Einsatzkörper, die zum Tragen der Leitschaufeln b dienen. Diese Leitschaufelträger sind in einer Durchmesserebene geteilt. Sie werden durch einteilige Federringe c¹, c², c³, c⁴ zusammengehalten. Die Federringe selbst bestehen dabei jeweils aus einem kegelförmigen Teil.i, einem inneren Führungsteil e und einem äußeren Führungsteil f. Das Zentrieren nach außenίο in Fig. 3 is based on a wheel turbine. According to Fig. 1, first of all, α ¹ , α ² , α ³ , α ^{1 are} insert bodies which are used to carry the guide vanes b . These guide vane carriers are divided into a diameter plane. They are held together by one-piece spring washers c ¹ , c ² , c ³ , c ⁴ . The spring washers themselves each consist of a conical part.i, an inner guide part e and an outer guide part f. The centering towards the outside

ao wird dadurch bewerkstelligt, daß der äußere Führungsteil f des Federringes c¹ gegen das Gehäuse, der äußere Führungsteil des Federringes c⁴ gegen einen besonderen axial federnden Zentrierring abgestützt ist, während im übrigen die Führungsteile f der verschiedenen Federringe, indem sie dichtend übereinandergreifen, sich gegenseitig zentrieren.ao is achieved in that the outer guide part f of the spring ring c ^{1 is supported} against the housing, the outer guide part of the spring ring c ⁴ against a special axially resilient centering ring, while the rest of the guide parts f of the various spring rings by engaging sealingly one above the other center each other.

Zum Zentrieren der Leitschaufelträger a¹, a², a³, a^l nach innen sind die inneren Führungsteile e der Federringe benutzt, indem sie eine solche Form erhalten, daß sie je mit einem radial vorspringenden Teil h zwischen zwei aufeinanderfolgende Leitschaufelträger greifen und die Leitschaufelträger sich mit Schultern i von außen gegen diesen vorspringenden Teil legen. Der Raum zwischen den Federringen und dem Turbinengehäuse wird durch das abdichtende Übereinandergreifen der äußeren Führungsteile f der Federringe, da hierdurch gewissermaßen eine Zwischenwand gebildet wird, gegen das Turbineninnere abgedeckt, so daß dieser Raum gegen den Zutritt von Dampf höheren Druckes und höherer Temperatur geschützt ist, aber ein gewünschter geringerer Druck darin aufrechterhalten werden kann. Auf diese Weise läßt sich eine günstige Entlastung des Turbinengehäuses erzielen, und es wird damit ermöglicht, dieses selbst bei hohen Drücken aus Stahlguß herzustellen und es sogar zweiteilig mit Flanschverbindung auszuführen, was für den Zusammenbau naturgemäß außerordentlich vorteilhaft ist. Die Beanspruchung durch den Dampf höheren Druckes und höherer Temperatur haben dann die Federringe aufzunehmen. Dabei läßt sich durch entsprechende Wahl des Druckes in dem nach der Gehäusewand hin abgeteilten Raum aber gegebenenfalls eine die Federringe entlastende Druckabstufung einstellen. In den Federringen selbst können die Räume k, I beiderseits der federnden Wand d ebenfalls mit Stufen geeigneten Druckes verbunden sein, beispielsweise die Räume k jeweils mit der Stufe höchsten Druckes des betreffenden Leitschaufelträgers, die Räume I mit einer dahinterliegenden Stufe. Dadurch läßt sich der Druckunterschied an der federnden Wand und damit die Beanspruchung dieser ,Wand beliebig klein halten, so daß sie unbedenklich dünn ausgebildet werden kann. Die Druckbeanspruchung · wird im wesentlichen durch den äußeren Führungsteil/" aufgenommen.To center the guide vane carriers a ¹ , a ² , a ³ , a ^l inward, the inner guide parts e of the spring washers are used, in that they are given a shape such that they each grip with a radially protruding part h between two successive guide vane carriers and the guide vane carriers lie down with shoulders i from the outside against this protruding part. The space between the spring washers and the turbine housing is covered from the inside of the turbine by the sealing overlapping of the outer guide parts f of the spring washers, as this forms a partition wall, so that this space is protected against the ingress of steam of higher pressure and higher temperature, but a desired lower pressure can be maintained therein. In this way, a favorable relief of the turbine housing can be achieved, and it is thus made possible to manufacture this from cast steel even at high pressures and even to design it in two parts with a flange connection, which is naturally extremely advantageous for the assembly. The load caused by the higher pressure and temperature steam then have to be absorbed by the spring washers. In this case, however, by appropriate selection of the pressure in the space divided off towards the housing wall, a pressure gradation that relieves the load on the spring washers can optionally be set. In the spring washers themselves, the spaces k, I on both sides of the resilient wall d can also be connected with steps of suitable pressure, for example the spaces k each with the highest pressure level of the relevant guide vane carrier, the spaces I with a step behind it. As a result, the pressure difference on the resilient wall and thus the stress on this wall can be kept as small as desired, so that it can be made safely thin. The compressive stress is essentially absorbed by the outer guide part / ".

Zwischen dem äußeren Führungsteil f und dem zugehörigen Leitschaufelträger sind im übrigen Zwischenringe m mit geringem Spiel eingesetzt, um auf alle Fälle zu verhindern, daß ein Verwerfen der Federringe über ein bestimmtes Maß hinaus, das durch die Spaltgröße an den Schaufelspitzen gegeben ist, stattfinden kann.Between the outer guide part f and the associated guide vane carrier intermediate rings m are used with little play in order to prevent any warping of the spring washers beyond a certain amount given by the size of the gap at the blade tips.

Auch bei der Abb. 2 handelt es sich um eine Trommelturbine. Die geteilten Leitschaufelträger a¹, a², a^s, al· werden dabei wieder durch die federnden Ringe c¹, c², c³, c⁴ zusammengehalten. Zum Zentrieren nach innen werden aber nicht mehr diese Ringe benutzt, sondern es sind dazu besondere Winkelringe n¹, n², n³, wl· vorhanden. Gegen diese Ringe, die nach Art der äußeren Führungsteile f der Abb. 1 sich durch Übereinandergreifen gegenseitig nach außen zentrieren, legen sich dann die Federringe c¹, c², c³, c⁴ an.Fig. 2 is also a drum turbine. The divided guide vane carriers a ¹ , a ² , a ^s , al · are again held together by the resilient rings c ¹ , c ² , c ³ , c ⁴ . For centering inwards, however, these rings are no longer used, but special angled rings n ¹ , n ² , n ³ , wl are available for this purpose. ^{The spring washers c 1} , c ² , c ³ , c ⁴ then rest against these rings, which, like the outer guide parts f of Fig. 1, mutually center each other outwards by overlapping one another.

Abb. 3 zeigt eine Räderturbine.. Die geteilten Leitschaufelträger a¹, a², a^s, a⁴· sind dabei einerseits die Leitscheiben, andererseits der Tragring α für die Umkehrschaufeln des vorgeschalteten Geschwindigkeitsrades. Die Innenzentrierung des letzteren wird durch Auflagerung gegen einen vorspringenden Teil h des zugehörigen Federringes c erzielt. Bei den Leitscheiben a¹, a², a^s, al· wird die Innenzentrierung jeweils durch die einteiligen Federringe c, c¹, c², c³, c⁴ des benachbarten Leitschaufelträgers bewirkt. Diese Federringe greifen auf der Außenseite je in eine Nut des Turbinengehäuses ein, während sie sich auf der Innenseite mit den Führungsteilen e auf die Leitscheiben legen.Fig. 3 shows a wheel turbine. The divided guide vane carriers a ¹ , a ² , a ^s , a ⁴ · are on the one hand the guide disks and on the other hand the support ring α for the reversing blades of the upstream speed wheel. The inner centering of the latter is achieved by bearing against a protruding part h of the associated spring ring c. In the case of the guide disks a ¹ , a ² , a ^s , a1, the inner centering is effected in each case by the one-piece spring washers c, c ¹ , c ² , c ³ , c ^{4 of} the adjacent guide vane carrier. These spring rings each engage in a groove in the turbine housing on the outside, while they rest on the inside with the guide parts e on the guide disks.

Claims

Patentansprüche:Patent claims:

1. Einrichtung für den Einbau geteilter Leitschaufelträger, insbesondere von Maschinen, welche hohen Drucken und Temperaturen ausgesetzt sind und bei denen die Leitschaufelträger in besonderen einteiligen Haltekörpern nach außen elastisch nachgiebig zentriert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich eine Zentrierung der Leitschaufelträger (a¹, a², a³, #⁴) nach innen stattfindet, wobei diese Innenzentrierung starr ausgebildet und nicht oder doch nicht allein durch den die elastische Außenzentrierung ergebenden Haltekörper (c¹, c², c^s, c⁴) gebildet ist.1. Device for the installation of split guide vane carriers, in particular machines which are exposed to high pressures and temperatures and in which the guide vane carriers are centered elastically resiliently to the outside in special one-piece holding bodies, characterized in that at the same time a centering of the guide vane carriers (a ¹ , a ² , a ³ , # ⁴ ) takes place inwards, this inner centering being rigid and not or at least not formed solely by the holding body (c ¹ , c ² , c ^s , c ⁴ ) resulting in the elastic outer centering.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch2. Device according to claim 1, characterized

gekennzeichnet, daß Teile der als ungeteilte Körper für die elastische Zentrierung nach außen um die Leitschaufelträger (β¹, α², α³, α⁴) gelegten Federringe (c¹, c², c³, c⁴) zugleich für die starre Innenzentrierung benutzt sind (Abb. ι und 3).characterized in that parts of the spring washers (c ¹ , c ² , c ³ , c ⁴ ) placed as an undivided body for elastic centering outwards around the guide vane carriers (β ¹ , α ² , α ³ , α ⁴ ) for rigid internal centering are used (Fig. ι and 3).

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2 mit mehreren Leitschaufelträgern und Federringen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung des einzelnen Leitschaufelträgers (a¹, a², a³, a^l) nach innen durch einen Teil des Federringes (c¹, c², c³, c⁴) des betreffenden Leitschaufelträgers in Verbindung mit einem Teil des Federringes eines der unmittelbar benachbarten Leitschaufelträger erzielt ist (Abb. 1).3. Device according to claim 1 and 2 with several guide vane carriers and spring washers, characterized in that the centering of the individual guide vane carrier (a ¹ , a ² , a ³ , a ^l ) inwards through part of the spring washer (c ¹ , c ² , c ³ , c ⁴ ) of the relevant guide vane carrier in connection with part of the spring washer of one of the immediately adjacent guide vane carriers is achieved (Fig. 1).

4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierung nach innen durch besondere Ringkörper (n¹, 4. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the centering inwards by special ring bodies (n ¹ ,

ao M², w³, n^l) erfolgt (Abb. 2).ao M ² , w ³ , n ^l ) takes place (Fig. 2).

5. Einrichtung nach Anspruch 4 mit mehreren Leitschaufelträgern und Federringen, dadurch gekennzeichnet, daß der einzelne Leitschaufelträger (α¹, α², α³, α*)5. Device according to claim 4 with several guide vane carriers and spring washers, characterized in that the individual guide vane carrier (α ¹ , α ² , α ³ , α *)

as nach innen durch zwei benachbarte Winkelringe [ti¹, Jt², n³, M⁴) zentriert ist, deren einer den Federring des betreffenden Leitschaufelträgers 'aufnimmt (Abb. 2).as is centered inwards by two adjacent angular rings [ti ¹ , Jt ² , n ³ , M ⁴ ), one of which receives the spring ring of the relevant guide vane carrier (Fig. 2).

6. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2 mit mehreren Leitschaufelträgern und Federringen, dadurch gekennzeichnet, daß die Federringe nur zum Teil gegen das Gehäuse, im übrigen aber gegeneinander zentriert sind (Abb. i).6. Device according to claim 1 and 2 with several guide vane carriers and spring washers, characterized in that the spring washers are only partially centered against the housing, but otherwise centered against each other (Fig.i).

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und letzte mehrerer aufeinanderfolgender Federringe oder Winkelringe gegen das Gehäuse zentriert sind, gegebenenfalls unter Einfügung eines elastischen Gliedes (g) (Abb. 1 und 2).7. Device according to claim 5 or 6, characterized in that the first and last of several successive spring washers or angle rings against the housing are centered, if necessary with the insertion of an elastic link (g) (Fig. 1 and 2).

8. Einrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federringe (c¹, c²| c³, c⁴) oder Winkelringe (n¹, n², n³, M⁴) eine Zwischenwand bilden, die das Gehäuse gegen Beanspruchung mit dem Betriebsmittel höheren Druckes und höherer Temperatur abdeckt (Abb. 1 und 2).8. Device according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the spring rings (c ¹ , c ² | c ³ , c ⁴ ) or angle rings (n ¹ , n ² , n ³ , M ⁴ ) form an intermediate wall covers the housing against exposure to the equipment at higher pressure and higher temperature (Fig. 1 and 2).

9. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federringe (c¹, c², c³, c⁴) einseitig oder beiderseits des federnd nachgiebigen Teiles (d) zylindrische Führungsteile (e, f) aufweisen, wobei die äußeren Führungsteile (f) zur Zentrierung der Federringe gegen das Gehäuse oder gegeneinander, die inneren Führungsteile (e) zur Erzielung der starren Innenzentrierung dienen (Abb. 1).9. Device according to claim 6 or 7, characterized in that the spring rings (c ¹ , c ² , c ³ , c ⁴ ) on one side or on both sides of the resilient part (d) have cylindrical guide parts (e, f) , the outer ones Guide parts (f) for centering the spring washers against the housing or against each other, the inner guide parts (e) serve to achieve rigid internal centering (Fig. 1).

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiderseits des federnd nachgiebigen Teiles (d) des Federringes liegenden Räume mit für den jeweils beabsichtigten Zweck in bezug auf Druck oder Temperatur passenden Stufen der Turbine in Verbindung stehen.10. Device according to claim 9, characterized in that the spaces lying on both sides of the resilient part (d) of the spring ring are connected to stages of the turbine which are suitable for the intended purpose in terms of pressure or temperature.

11. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einteiligen und mit inneren Führungsteilen (e) für die starre Innenzentrierung versehenen Federringe (c¹, c², c³, c⁴) in Ringnuten des Gehäuses sowohl axial als auch radial gehalten sind (Abb. 3).11. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the one-piece and with inner guide parts (e) provided for the rigid inner centering spring washers (c ¹ , c ² , c ³ , c ⁴ ) in annular grooves of the housing both axially and radially are held (Fig. 3).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings