EP1378630A1 - Dampfturbine - Google Patents
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- EP1378630A1 EP1378630A1 EP02014534A EP02014534A EP1378630A1 EP 1378630 A1 EP1378630 A1 EP 1378630A1 EP 02014534 A EP02014534 A EP 02014534A EP 02014534 A EP02014534 A EP 02014534A EP 1378630 A1 EP1378630 A1 EP 1378630A1
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- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- steam
- rotor
- protective shields
- steam turbine
- inner housing
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- Withdrawn
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
- F01D5/081—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
- F01D5/084—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades the fluid circulating at the periphery of a multistage rotor, e.g. of drum type
Definitions
- the present invention relates to the field of steam turbines. It affects a steam turbine according to the preamble of claim 1.
- Steam turbine rotors and inner housings are particularly important when starting up large in the area of inflow by the hot steam flowing past subjected to thermal stresses that affect the life of the components and limit the start-up time.
- US-A-5,149,247 describes a combined high-pressure, medium-pressure steam turbine the stator is divided into an external and internal stator by a Space are separated. For cooling, cooling steam is made from the last one Stage of the high pressure part removed and introduced into the space.
- a a similar solution is also disclosed in US-A-6,341,937. Both solutions do not prevent the inner stator from the live steam to the full extent is exposed.
- the object is achieved by the entirety of the features of claim 1.
- the essence of the invention is, at least in the steam channel, parallel and close to the surface of the rotor and / or parallel and close to the inner surface of the Arrange inner housing plate-shaped protective shields, which the underlying Surface of the rotor or inner housing before direct impact protect the hot steam flowing through the steam duct.
- a first preferred embodiment is characterized in that the protective shields as passive protective shields directly on the surface to be protected
- the rotor or the inner housing or from the surface to be protected are separated only by a gap. They are not actively cooled, but rather act because the hot steam of the steam channel is no longer high Speed flows past and are therefore "passive" protective shields called or plates.
- the high speed comes from the rotor rotation and the steam flow existing relative to the inner housing occurs and causes that the heat transfer from the hot steam to the component surface increases becomes.
- the fact that because of the protective shields is still hot Steam temperature works, but no relative speed between steam and Heat transfer is significantly reduced.
- the protective shields can (on the rotor side) as part of the on the rotor fixed blades be formed.
- a second preferred embodiment of the invention is characterized in that that the shields are spaced apart, forming a wider space arranged to the surface of the rotor or the inner housing to be protected are, and that the steam turbine is designed such that cooling steam flows through the space.
- First protective shields are preferred in the in Flow direction arranged front stages of the steam channel, and is the cooling steam in one of the more downstream stages from the Steam channel removed and through the gap against the Directed flow direction.
- So heated steam is used, which is only removed from the steam channel if he has already covered a pressure drop. This is the steam colder than the steam in the inflow.
- This cooler steam is now redirected, and in the gaps along the rotor surface or the housing surface to the first stages that are charged with the hottest steam are directed. So that the cooling or cooling steam flow in this direction can, it is directed to a location with a lower pressure level. This place can, for example, a sealing chamber in a piston or housing shaft seal or, in the case of double-flow machines, a rear step in the second Flood. This point can also be the machine's exhaust steam. So no hot steam flows into the cooling gaps, it is necessary to the cooling gap to seal the hot steam under higher pressure. Pressure-tight protective shields or plates are used for this.
- a seal in particular in the form of a piston or housing shaft seal, are preferred are in the area of the seal second protective shields to form a wider space at a distance the surface of the rotor or the inner housing to be protected, and becomes the one flowing through the space behind the first protective shields then cooling steam through the gaps behind the second protective shields.
- first and second protective shields to protect the surface of the rotor are provided behind the first and second protective shields common space passing through the area of the inflow educated.
- first and second protective shields to protect the surface of the inner case are provided behind the first and second protective shields Interspaces formed, preferably by one around the area of Inflow around channel, or bore around, in Inner housing, are interconnected.
- Fig. 1 is a first preferred embodiment of the in a longitudinal section Invention with actively steam-cooled protective shields for protecting the rotor reproduced.
- Fig. 1 shows an arrangement for a steam turbine 10 with a single-flow inner housing 11. Hot steam flows through the inflow 15 the steam channel 14, which is between the inner housing 11 and that about an axis 13 rotatable rotor 12 of the steam turbine 10 is formed, and in which there are several successively connected stages, the guide vanes 16 and blades 17 are located. The pressure and the temperature of the steam decrease from level to level down.
- steam comes after the second stage taken (see the arrows) and as cooling steam in one under protective shields 18 and 19 intermediate space 21 on the surface of the rotor 12 along to the rear third of a piston seal 22 which between the rotor 12 and the inner housing 11 on the opposite of the steam channel 14 Side of the inflow.
- the cooling steam mixes with the over the first two thirds the piston seal 22 expanded steam from the inflow 15.
- One third of the piston seal 22 has passive protective shields 20 attached to the rotor 12, which does not have the mentioned mixed steam with the high temperature of Keep the rotor away, for example via gaps in the protective shield 20 to the rotor surface can penetrate, but prevent that this mixed steam a high relative speed to the rotor surface and thus a high heat input caused in the rotor.
- a steam turbine 10 in is shown in FIG. 2 in a representation comparable to FIG. 1 shown an arrangement in which steam from the third stage of the steam duct 14 is used (see the arrows) to close the inner housing 11 cool.
- the cooling steam is passed through a space 27, that between the inner surface of the inner casing 11 and above in one Protective shields 23 arranged at a distance in the steam channel or protective shields 24 is formed in the seal or piston seal 22.
- About the cooling steam to bring past the inflow 15 into the piston seal 22 is here in the inner housing 11 attached a channel or bore 26.
- the cooling one Steam is through the protective shields 23 in the steam channel 14 and 24 in the Piston seal 22 separated from the hot steam.
- the last third of the Piston seal 22 is the cooling or cooling steam with the sealing steam that comes from the inflow 15 via the seal 22, mixed. it then the inner housing 11 with a inside the seal 22 passive protective shield 25 provided.
- FIG. 7 A steam turbine 10 in is shown in FIG. 7 in a representation comparable to FIG shown an arrangement in which between the inner housing 11 and External housings 40 through seals 42, 43 an additional intermediate space 41 is created.
- two channels 26a and here are in the inner housing 26b attached.
- the cooling steam flows from the space 27 at Steam channel through the channel 26a into the space 41 and from there through the Channel 26b in the piston seal 22.
- FIG. 3 shows preferred exemplary embodiments for passive protective shields or plates 20a, 20b and 20c shown in the piston or shaft seal 22.
- the Protective shields 20a, 20b, 20c are in this example with hammer-head-like feet attached in the rotor 12.
- a narrow gap 29 with the width a may and should even between the protective shields 20a, 20b, 20c and the rotor surface the heat transfer from the protective shields 20a, 20b, 20c to the Reduce rotor 12.
- Sealing strips are on the protective shields 20a, 20b, 20c 30 attached, which together with the sealing strips 31 on the inner housing 11 den Throttle steam.
- Fig. 4 shows "active" protective shields or plates 19a, 19b, ie protective shields that the steam flow in the seal 22 against the cooling steam flow in the space Separate 21 between protective shields 19a, 19b and rotor 12 in a pressure-tight manner.
- This Protective shields 19a, 19b are located in a piston or shaft seal 22 are also fastened in this example with hammer-head-like feet 28 in the rotor 12. They each have axial bores 32 so that the cooling steam can reach the feet of the Protective shields 19a, 19b can pass unhindered. Again, they are alternating Sealing strips 30, 31 between the protective shields 19a, 19b and the inner housing 11 provided, between which the hot steam flows.
- the protective shields 33 overlap at the edges to achieve increased tightness.
- FIG. 6 finally shows active protective shields or plates 18 in the steam duct 14, under which there are in turn spaces 21 in which the cooling steam flows (see arrows shown).
- the protective shields 18 are also here hammer head-like feet 28 attached to the rotor 12. To from a space 21 to get to the next, holes 36 in the protective shields 18th and bores 37 in the feet of the blades 17. Between Guide vanes 16 and the protective shields 18 are sealing strips 35 in order to seal the pressure drop at the stator. Between the inner housing 11 and the Rotor blades 17 are also provided with sealing strips 34.
Landscapes
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Abstract
Eine Dampfturbine (10) hat eine Innengehäuse (11), in welchem ein um eine Achse (13) drehbarer Rotor (12) angeordnet ist, wobei zwischen dem Rotor (12) und dem Innengehäuse (11) ein Dampfkanal (14) gebildet wird, in welchem eine mehrstufige Anordnung von am Innengehäuse (12) befestigten Leitschaufeln (16) und am Rotor (12) befestigten Laufschaufeln (17) vorgesehen ist, in welcher ein aus einer Einströmung (15) kommender heisser Dampf unter Arbeitsleistung entspannt wird. Bei einer solchen Dampfturbine wird die thermische Belastung von Rotor und/oder Innengehäuse, insbesondere beim Anfahren, dadurch verringert, dass zumindest im Dampfkanal (14) parallel und nahe zur Oberfläche des Rotors (12) und/oder parallel und nahe zur inneren Oberfläche des Innengehäuses (11) plattenförmige Schutzschilde (18, 19, 20) angeordnet sind, welche die darunterliegende Oberfläche des Rotors (12) bzw. Innengehäuses (11) vor der direkten Einwirkung des durch den Dampfkanal (14) strömenden heissen Dampfes schützen. <IMAGE>
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Dampfturbinen. Sie betrifft
eine Dampfturbine gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Dampfturbinen-Rotoren und -Innengehäuse werden beim Anfahren insbesondere
im Bereich der Einströmung durch den vorbeiströmenden heißeren Dampf großen
thermischen Spannungen unterworfen, welche die Lebensdauer der Bauteile und
die Anfahrzeit begrenzen.
Es sind daher in der Vergangenheit bereits verschiedene Vorschläge gemacht
worden, wie die Rotoren und Innengehäuse von Dampfturbinen in den kritischen
Bereichen ohne zusätzliche externe Einrichtungen gekühlt werden können.
In der US-A-4,551,063 wird eine Mitteldruck-Dampfturbine offenbart, in der kühlender
Dampf am Ausgang der Hochdruckturbine vor der Zwischenüberhitzung
entnommen und aus einem ausserhalb des Dampfkanals liegenden Ringraum
über axiale Bohrungen im Rotor in die ersten beiden Stufen der Turbine geführt
und dort von den Schaufelfüssen her in den Dampfkanal eingespiesen wird. Eine
solche Lösung ist nur bei Hochdruckturbinen, aber nicht bei Mittedruckturbinen
anwendbar.
In der US-A-5,149,247 wird bei einer kombinierten Hochdruck-Mitteldruck-Dampfturbine
der Stator in einen externen und internen Stator unterteilt, die durch einen
Zwischenraum getrennt sind. Zur Kühlung wird kühlender Dampf aus der letzten
Stufe des Hochdruckteils entnommen und in den Zwischenraum eingeleitet. Eine
ähnliche Lösung ist auch in der US-A-6,341,937 offenbart. Beide Lösungen
verhindern nicht, dass der innere Stator dem Frischdampf in vollem Umfang
ausgesetzt ist.
In der US-A-6,010,302 schliesslich ist der Rotor mit einer zentralen Bohrung versehen,
durch welche kühlender Dampf geführt wird, der am Ausgang der Hochdruckstufe
entnommen worden ist. Eine Kühlung des Innengehäuses ist bei dieser
Lösung nicht vorgesehen und möglich.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Dampfturbine zu schaffen, die mit vergleichsweise
einfachen Mitteln auf flexible Weise eine interne Kühlung des Rotors
und/oder des Innengehäuses ermöglicht und so die Anfahrzeit und Lebensdauer
von Rotor und Innengehäuse verbessert.
Die Aufgabe wird durch die Gesamtheit der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, zumindest im Dampfkanal parallel und nahe
zur Oberfläche des Rotors und/oder parallel und nahe zur inneren Oberfläche des
Innengehäuses plattenförmige Schutzschilde anzuordnen, welche die darunterliegende
Oberfläche des Rotors bzw. Innengehäuses vor der direkten Einwirkung
des durch den Dampfkanal strömenden heissen Dampfes schützen.
Eine erste bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die Schutzschilde
als passive Schutzschilde direkt auf der zu schützenden Oberfläche des
Rotors oder des Innengehäuses aufliegen oder von der zu schützenden Oberfläche
nur durch einen Spalt getrennt sind. Sie werden nicht aktiv gekühlt, sondern
wirken dadurch, dass der heiße Dampf des Dampfkanals nicht mehr mit hoher
Geschwindigkeit vorbeiströmt und werden deshalb hier "passive" Schutzschilde
oder -platten genannt. Die hohe Geschwindigkeit kommt durch die Rotorrotation
und die relativ zum Innengehäuse vorhandene Dampfströmung zustande und bewirkt,
dass der Wärmeübergang vom heißen Dampf auf die Bauteiloberfläche vergrößert
wird. Dadurch, dass wegen der Schutzschilde zwar noch die heiße
Dampftemperatur wirkt, aber keine Relativgeschwindigkeit zwischen Dampf und
Bauteiloberfläche mehr vorhanden ist, wird der Wärmeübergang erheblich reduziert.
Die Schutzschilde können dabei (auf der Rotorseite) als Teil der am Rotor
befestigten Laufschaufeln ausgebildet sein.
Eine zweite bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Schutzschilde unter Bildung eines breiteren Zwischenraums mit Abstand
zu der zu schützenden Oberfläche des Rotors oder des Innengehäuses angeordnet
sind, und dass die Dampfturbine derart ausgelegt ist, dass kühlender Dampf
durch den Zwischenraum strömt. Bevorzugt sind erste Schutzschilde in den in
Strömungsrichtung vorderen Stufen des Dampfkanals angeordnet, und wird der
kühlende Dampf in einer der weiter stromabwärts liegenden Stufen aus dem
Dampfkanal entnommen und durch den Zwischenraum entgegen der
Strömungsrichtung zurückgeleitet.
Es wird also erhitzter Dampf verwendet, der dem Dampfkanal erst entnommen
wird, wenn er bereits ein Druckgefälle zurückgelegt hat. Dadurch ist der Dampf
kälter als der Dampf in der Einströmung. Dieser kühlere Dampf wird nun umgelenkt,
und in den Zwischenräumen entlang der Rotoroberfläche oder der Gehäuseoberfläche
zu den ersten Stufen, die mit dem heißesten Dampf beaufschlagt
werden, geleitet. Damit der kühlende oder Kühldampf in diese Richtung strömen
kann, wird er zu einer Stelle mit niedrigerem Druckniveau geleitet. Diese Stelle
kann beispielsweise eine Dichtkammer in einer Kolben- oder Gehäusewellendichtung
sein oder, bei zweiflutigen Maschinen, eine hintere Stufe in der zweiten
Flut. Diese Stelle kann aber auch der Abdampf der Maschine sein. Damit kein
heißer Dampf in die Kühlzwischenräume strömt, ist es erforderlich, den Kühlzwischenraum
zum unter höherem Druck stehenden heißen Dampf abzudichten.
Dazu werden druckdichte Schutzschilde bzw. -platten verwendet.
Wenn insbesondere die Dampfturbine einflutig ausgebildet ist und im Bereich der
Einströmung auf der dem Dampfkanal entgegengesetzten Seite zwischen Rotor
und Innengehäuse eine Dichtung, insbesondere in Form einer Kolben- oder Gehäusewellendichtung,
vorgesehen ist, sind bevorzugt im Bereich der Dichtung
zweite Schutzschilde unter Bildung eines breiteren Zwischenraums mit Abstand zu
der zu schützenden Oberfläche des Rotors oder des Innengehäuses angeordnet,
und wird der durch den Zwischenraum hinter den ersten Schutzschilden strömende
kühlende Dampf anschliessend durch die Zwischenräume hinter den
zweiten Schutzschilden geleitet.
Wenn dabei die ersten und zweiten Schutzschilde zum Schütze der Oberfläche
des Rotors vorgesehen sind, ist hinter den ersten und zweiten Schutzschilden ein
durch den Bereich der Einströmung hindurchgehender gemeinsamer Zwischenraum
ausgebildet.
Wenn die ersten und zweiten Schutzschilde zum Schütze der Oberfläche des Innengehäuses
vorgesehen sind, sind hinter den ersten und zweiten Schutzschilden
Zwischenräume ausgebildet, die, vorzugsweise durch eine um den Bereich der
Einströmung herumgeführten Kanal, oder herumgeführte Bohrung, im
Innengehäuse, miteinander verbunden sind.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang
mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
- Fig. 1
- in einem Längsschnitt ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit aktiv dampfgekühlten Schutzschilden zum Schutz des Rotors;
- Fig. 2
- in einer zu Fig. 1 vergleichbaren Darstellung ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit aktiv dampfgekühlten Schutzschilden zum Schutz des Innengehäuses;
- Fig. 3
- in einem vergrösserten Ausschnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für "passive", nicht dampfgekühlte Schutzschilde, welche mittels hammerkopfartigen Füssen im Bereich der Dichtung am Rotor montiert sind;
- Fig. 4
- in einem vergrösserten Ausschnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für aktiv dampfgekühlte Schutzschilde, welche mittels hammerkopfartigen Füssen im Bereich der Dichtung am Rotor montiert sind;
- Fig. 5
- in einem vergrösserten Ausschnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für "passive", nicht dampfgekühlte Schutzschilde, welche als Teile der Laufschaufeln ausgebildet sind; und
- Fig. 6
- in einem vergrösserten Ausschnitt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für aktiv dampfgekühlte Schutzschilde, welche zwischen den Laufschaufeln mittels hammerkopfartigen Füssen am Rotor montiert sind.
- Fig. 7
- in einer zu Fig. 1 vergleichbaren Darstellung ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit aktiv dampfgekühlten Schutzschilden zum Schutz des Innengehäuses;
In Fig. 1 ist in einem Längsschnitt ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung mit aktiv dampfgekühlten Schutzschilden zum Schutz des Rotors wiedergegeben.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung für eine Dampfturbine 10 mit einem
einflutigen Innengehäuse 11. Heißer Dampf strömt von der Einströmung 15 durch
den Dampfkanal 14, der zwischen dem Innengehäuse 11 und dem um eine Achse
13 drehbaren Rotor 12 der Dampfturbine 10 gebildet wird, und in dem sich in mehreren
hintereinander geschalteten Stufen die Leitschaufeln 16 und Laufschaufeln
17 befinden. Der Druck und die Temperatur des Dampfes nehmen dabei von Stufe
zu Stufe ab. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird nach der zweiten Stufe Dampf
entnommen (siehe die eingezeichneten Pfeile) und als kühlender Dampf in einem
unter Schutzschilden 18 und 19 liegenden Zwischenraum 21 an der Oberfläche
des Rotors 12 entlang bis ins hintere Drittel einer Kolbendichtung 22 geleitet, die
sich zwischen Rotor 12 und Innengehäuse 11 auf der dem Dampfkanal 14 entgegengesetzten
Seite der Einströmung befindet. Nach dem Verlassen des Zwischenraumes
21 mischt sich der kühlende Dampf mit dem über die ersten zwei Drittel
der Kolbendichtung 22 entspannten Dampf aus der Einströmung 15. Im letzten
Drittel der Kolbendichtung 22 sind passive Schutzschilde 20 am Rotor 12 angebracht,
die zwar nicht den genannten Mischdampf mit der hohen Temperatur vom
Rotor fernhalten, der beispielsweise über Spalten im Schutzschild 20 bis zur Rotoroberfläche
vordringen kann, die aber verhindern, dass dieser Mischdampf eine
hohe Relativgeschwindigkeit zur Rotoroberfläche und damit einen hohen Wärmeeintrag
in den Rotor verursacht.
In Fig. 2 ist in einer zu Fig. 1 vergleichbaren Darstellung eine Dampfturbine 10 in
einer Anordnung dargestellt, bei der Dampf aus der dritten Stufe des Dampfkanals
14 verwendet wird (siehe die eingezeichneten Pfeile), um das Innengehäuse 11 zu
kühlen. Dabei wird der kühlende Dampf durch einen Zwischenraum 27 geleitet,
der zwischen der inneren Oberfläche des Innengehäuses 11 und darüber in einem
Abstand angeordneten Schutzschilden 23 im Dampfkanal bzw. Schutzschilden 24
in der Dichtung bzw. Kolbendichtung 22 gebildet wird. Um den kühlenden Dampf
an der Einströmung 15 vorbei in die Kolbendichtung 22 zu bringen, ist hier im Innengehäuse
11 einen Kanal oder eine Bohrung 26 angebracht. Der kühlende
Dampf ist durch die Schutzschilde 23 im Dampfkanal 14 und 24 in der
Kolbendichtung 22 vom heißen Dampf getrennt. Im letzten Drittel der
Kolbendichtung 22 wird der kühlende oder Kühldampf mit dem Dichtdampf, der
von der Einströmung 15 über die Dichtung 22 kommt, gemischt. Daran
anschließend ist innerhalb der Dichtung 22 das Innengehäuse 11 mit einem
passiven Schutzschild 25 versehen.
In Fig.7 ist in einer zu Fig.2 vergleichbaren Darstellung eine Dampfturbine 10 in
einer Anordnung dargestellt, bei der zwischen Innengehäuse 11 und
Aussengehäue 40 durch Abdichtungen 42, 43 ein zusätzlicher Zwischenraum 41
geschaffen wird. Um den kühlenden Dampf an der Einströmung 15 vorbei in die
Kolbendichtung 22 zu bringen, sind hier im Innengehäuse zwei Kanäle 26a und
26b angebracht. Der kühlende Dampf strömt aus dem Zwischenraum 27 beim
Dampfkanal durch den Kanal 26a in den Zwischenraum 41 und von dort durch den
Kanal 26b in die Kolbendichtung 22.
In Fig. 3 sind bevorzugte Ausführungsbeispiele für passive Schutzschilde bzw.
-platten 20a, 20b und 20c in der Kolben- oder Wellendichtung 22 dargestellt. Die
Schutzschilde 20a, 20b, 20c sind in diesem Beispiel mit hammerkopfartigen Füssen
im Rotor 12 befestigt. Ein schmaler Spalt 29 mit der Breite a darf und soll sogar
zwischen den Schutzschilden 20a, 20b, 20c und der Rotoroberfläche vorhanden
sein, um den Wärmeübergang von den Schutzschilden 20a, 20b, 20c auf den
Rotor 12 zu verkleinern. Auf den Schutzschilden 20a, 20b, 20c sind Dichtstreifen
30 angebracht, die zusammen mit den Dichtstreifen 31 am Innengehäuse 11 den
Dampf drosseln.
Fig. 4 zeigt "aktive" Schutzschilde bzw. -platten 19a, 19b, also Schutzschilde, die
den Dampfstrom in der Dichtung 22 gegen den Kühldampfstrom im Zwischenraum
21 zwischen Schutzschilden 19a, 19b und Rotor 12 druckfest trennen. Diese
Schutzschilde 19a, 19b befinden sich in einer Kolben- oder Wellendichtung 22. Sie
sind auch in diesem Beispiel mit hammerkopfartigen Füßen 28 im Rotor 12 befestigt.
Sie haben jeweils axiale Bohrungen 32, damit der Kühldampf die Füße der
Schutzschilde 19a, 19b ungehindert passieren kann. Auch hier sind wieder alternierend
Dichtstreifen 30, 31 zwischen den Schutzschilden 19a, 19b und dem Innengehäuse
11 vorgesehen, zwischen denen der heiße Dampf strömt.
Fig. 5 zeigt Schutzschilde 33 im Dampfkanal 14, die Teil der Laufschaufeln 17 sind
und wahlweise aktive oder passive Schutzschilde sein können. Die Schutzschilde
33 überlappen an den Rändern, um eine erhöhte Dichtigkeit zu erreichen. Auf den
Schutzschilden befinden sich Dichtstreifen 35, die den Dampf vor und nach der
Leitschaufel 16 trennen. Weitere Dichtstreifen 34 sind zwischen Laufschaufeln 17
und dem Innengehäuse 11 angeordnet.
Fig. 6 schliesslich zeigt aktive Schutzschilde bzw. -platten 18 im Dampfkanal 14,
unter denen sich wiederum Zwischenräume 21 befinden, in dem der Kühldampf
strömt (siehe eingezeichnete Pfeile). Die Schutzschilde 18 sind auch hier mit
hammerkopfartigen Füssen 28 am Rotor 12 befestigt. Um von einem Zwischenraum
21 zum nächsten zu gelangen, sind Bohrungen 36 in den Schutzschilden 18
und Bohrungen 37 in den Füßen der Laufschaufeln 17 angebracht. Zwischen den
Leitschaufeln 16 und den Schutzschilden 18 befinden sich Dichtstreifen 35, um
den Druckabfall am Leitrad abzudichten. Zwischen dem Innengehäuse 11 und den
Laufschaufeln 17 sind ebenfalls Dichtstreifen 34 vorgesehen.
- 10
- Dampfturbine
- 11
- Innengehäuse
- 12
- Rotor
- 13
- Achse (Turbine)
- 14
- Dampfkanal
- 15
- Einströmung
- 16
- Leitschaufel
- 17
- Laufschaufel
- 18
- Schutzschild (aktiv)
- 19
- Schutzschild (aktiv)
- 20
- Schutzschild (passiv)
- 21
- Zwischenraum
- 22
- Dichtung (Kolbendichtung)
- 23
- Schutzschild (aktiv)
- 24
- Schutzschild (aktiv)
- 25
- Schutzschild (passiv)
- 26,26a,26b
- Bohrung, Kanal
- 27
- erster Zwischenraum
- 28
- Fuss (hammerkopfartig)
- 29
- Spalt
- 30,31
- Dichtstreifen
- 32
- Bohrung
- 33
- Schutzschild
- 34,35
- Dichtstreifen
- 36,37
- Bohrung
- 40
- Aussengehäuse der Dampfturbine
- 41
- Zweiter Zwischenraum
- 42
- Abdichtung
- 43
- Abdichtung
Claims (12)
- Dampfturbine (10) mit einem Innengehäuse (11), in welchem ein um eine Achse (13) drehbarer Rotor (12) angeordnet ist, wobei zwischen dem Rotor (12) und dem Innengehäuse (11) ein Dampfkanal (14) gebildet wird, in welchem eine mehrstufige Anordnung von am Innengehäuse (12) befestigten Leitschaufeln (16) und am Rotor (12) befestigten Laufschaufeln (17) vorgesehen ist, in welcher ein aus einer Einströmung (15) kommender heisser Dampf unter Arbeitsleistung entspannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Dampfkanal (14) parallel und nahe zur Oberfläche des Rotors (12) und/oder parallel und nahe zur inneren Oberfläche des Innengehäuses (11) plattenförmige Schutzschilde (18, 19, 19a, 19b, 20, 20a, 20b, 20c; 23, 24, 25; 33) angeordnet sind, welche die darunterliegende Oberfläche des Rotors (12) bzw. Innengehäuses (11) vor der direkten Einwirkung des durch den Dampfkanal (14) strömenden heissen Dampfes schützen.
- Dampfturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschilde (20, 20a, 20b, 20c; 25; 33) als passive Schutzschilde direkt auf der zu schützenden Oberfläche des Rotors (12) oder des Innengehäuses (11) aufliegen oder von der zu schützenden Oberfläche nur durch einen Spalt (29) getrennt sind.
- Dampfturbine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschilde (33) als Teil der am Rotor (12) befestigten Laufschaufeln (17) ausgebildet sind.
- Dampfturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschilde (18, 19, 19a, 19b; 23, 24) unter Bildung eines breiteren Zwischenraums (21, 27) mit Abstand zu der zu schützenden Oberfläche des Rotors (12) oder des Innengehäuses (11) angeordnet sind, und dass die Dampfturbine (10) derart ausgelegt ist, dass kühlender Dampf durch den Zwischenraum (21, 27) strömt.
- Dampfturbine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass erste Schutzschilde (18, 23) in den in Strömungsrichtung vorderen Stufen des Dampfkanals (14) angeordnet sind, und dass der kühlende Dampf in einer der weiter stromabwärts liegenden Stufen aus dem Dampfkanal (14) entnommen und durch den Zwischenraum (21, 27) entgegen der Strömungsrichtung zurückgeleitet wird.
- Dampfturbine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfturbine (10) einflutig ausgebildet ist, dass im Bereich der Einströmung (15) auf der dem Dampfkanal (14) entgegengesetzten Seite zwischen Rotor (12) und Innengehäuse (11) eine Dichtung (22), insbesondere in Form einer Kolben- oder Gehäusewellendichtung, vorgesehen ist, dass im Bereich der Dichtung (22) zweite Schutzschilde (19, 24) unter Bildung eines breiteren Zwischenraums (21, 27) mit Abstand zu der zu schützenden Oberfläche des Rotors (12) oder des Innengehäuses (11) angeordnet sind, und dass der durch den Zwischenraum (21, 27) hinter den ersten Schutzschilden (18, 23) strömende kühlende Dampf anschliessend durch die Zwischenräume (21, 27) hinter den zweiten Schutzschilden (19, 24) geleitet wird.
- Dampfturbine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Schutzschilde (18, 19) zum Schutze der Oberfläche des Rotors (12) vorgesehen sind, und dass hinter den ersten und zweiten Schutzschilden (18, 19) ein durch den Bereich der Einströmung (15) hindurchgehender gemeinsamer Zwischenraum (21) ausgebildet ist.
- Dampfturbine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Schutzschilde (23, 24) zum Schutze der Oberfläche des Innengehäuses (11) vorgesehen sind, und dass hinter den ersten und zweiten Schutzschilden (23, 24) Zwischenräume (27) ausgebildet sind, die, vorzugsweise durch einen um den Bereich der Einströmung (15) herumgeführten Kanal (26) im Innengehäuse (11), miteinander verbunden sind.
- Dampfturbine nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Schutzschilde (23, 24) zum Schütze der Oberfläche des Innengehäuses (11) vorgesehen sind, und dass hinter den ersten und zweiten Schutzschilden (23, 24) erste Zwischenräume (27) ausgebildet sind, die durch zwei Kanäle (26a, 26b) und einen zweiten Zwischenraum (41), der durch das Innengehäuse (11) der Dampfturbine (10), ein Aussengehäuse (40) der Dampfturbine (10) und Abdichtungen (42, 43) gebildet ist, miteinander verbunden sind, wobei die Kanäle (26a, 26b) und der zweite Zwischenraum (41) um den Bereich der Einströmung (15) geführt sind.
- Dampfturbine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweiten Schutzschilde (19, 24) nur über einen Teil, insbesondere etwa die erste zwei Drittel, der Länge der Dichtung (22) erstrecken, und dass über den restlichen Teil der Länge der Dichtung (22) die Oberfläche des Rotors (12) bzw. des Innengehäuses (11) durch dritte Schutzschilde (20, 25) geschützt wird, welche als passive Schutzschilde direkt auf der zu schützenden Oberfläche des Rotors (12) bzw. des Innengehäuses (11) aufliegen oder von der zu schützenden Oberfläche nur durch einen Spalt (29) getrennt sind.
- Dampfturbine nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschilde (19a, 19b; 20a, 20b, 20c) im Rotor (12) bzw. Innengehäuse (11) mit hammerkopfartigen Füssen (28) befestigt sind.
- Dampfturbine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfturbine (10) zweiflutig ausgebildet ist, und dass der kühlende Dampf für die eine Flut in die andere Flut geleitet wird und dort in eine Stufe mit niedrigerem Druck oder in die Gehäuseabströmung mündet.
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