EP2112335A1 - Dampfturbine mit Kühlvorrichtung - Google Patents

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EP2112335A1
EP2112335A1 EP08007704A EP08007704A EP2112335A1 EP 2112335 A1 EP2112335 A1 EP 2112335A1 EP 08007704 A EP08007704 A EP 08007704A EP 08007704 A EP08007704 A EP 08007704A EP 2112335 A1 EP2112335 A1 EP 2112335A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inner housing
steam
casing
sheath
turbomachine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08007704A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Ulma
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to EP08007704A priority Critical patent/EP2112335A1/de
Priority to PCT/EP2009/052382 priority patent/WO2009130077A1/de
Priority to US12/988,346 priority patent/US8740555B2/en
Priority to KR1020107026078A priority patent/KR101266896B1/ko
Priority to PL09735261T priority patent/PL2274504T3/pl
Priority to JP2011504392A priority patent/JP5279893B2/ja
Priority to EP09735261A priority patent/EP2274504B1/de
Priority to CN200980114139.6A priority patent/CN102016239B/zh
Priority to RU2010147407/06A priority patent/RU2477802C2/ru
Publication of EP2112335A1 publication Critical patent/EP2112335A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/205—Cooling fluid recirculation, i.e. after cooling one or more components is the cooling fluid recovered and used elsewhere for other purposes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/232—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium
    • F05D2260/2322—Heat transfer, e.g. cooling characterized by the cooling medium steam

Definitions

  • the invention relates to a turbomachine, comprising a rotor, an inner housing arranged around the rotor and an outer housing arranged around the inner housing, wherein a sealingly sealed sheath is arranged around a region of the inner housing.
  • a turbomachine Under a turbomachine is in particular a steam turbine to understand. Steam turbines are divided into so-called high-pressure, medium-pressure or low-pressure turbine sections. A uniform classification of the steam turbine in the aforementioned sub-turbines does not currently exist.
  • a high-pressure turbine section is exposed to steam at a temperature of up to 620 ° C and a pressure of up to 350 bar.
  • the effluent from this high-pressure turbine section steam is reheated to a temperature of up to 620 ° C in a reheater and then flows into the medium-pressure turbine section, with the steam then flows from the medium-pressure turbine section in the low-pressure turbine section.
  • steam turbines are designed with inner housing in the so-called two- or three-shell construction.
  • the inner housing is flowed around with the medium-pressure exhaust steam.
  • this medium-pressure exhaust steam can have comparatively low temperatures, which leads to a comparatively high temperature difference between the inner casing inner wall and the inner casing outer wall.
  • the inner housing inner wall is acted upon by the so-called HZÜ vapor, wherein the inner housing outer wall, as described above, flows around the medium-pressure exhaust steam. Since the temperatures of the medium pressure exhaust steam and the HZÜ steam are comparatively different, this leads to different thermal stresses of the inner housing. The high temperature differences lead to unacceptably high stresses, for example, on the parting screws and the inner housing, which can lead to increased elastic and / or plastic housing deformation.
  • the jacket is often referred to as a thermal protection jacket or as a thermal shield and is arranged around the entire inner housing.
  • the heat protection jacket is designed such that gaps between the heat protection jacket and the inner housing arise. Furthermore, additional openings are arranged in the heat protection jacket to allow a flow of medium-pressure exhaust steam through the heat protection jacket.
  • the disadvantage here is that the actual conditions within the heat protection jacket can hardly be changed. This means that the actual conditions can not be matched to the requirement of the inner housing. It would be desirable here to be able to set the temperature within the heat protection jacket. This means that a targeted increase or decrease in the temperature within the shell would be beneficial.
  • the object of the invention is to improve a turbomachine such that impermissible temperature differences in the inner housing can be avoided.
  • a turbomachine comprising a rotor, an inner housing arranged around the rotor and an outer housing arranged around the inner housing, wherein a sealing area is sealed around a region of the inner housing Sheath is arranged, wherein the sheath has an inflow for the flow of steam and a discharge to the outflow of steam located in the sheath.
  • the way is taken to allow a targeted flow of steam in the region of the sheath.
  • the mass flow of the steam in the area of the jacket can be used to change the temperature in this area. This means that for different operating conditions in which different temperatures can occur within the inner housing, the temperature on the inner housing outer surface can be changed.
  • the operating conditions can be changed outside of the inner housing, which is basically to understand the area that is adjacent to the inner housing outer surface.
  • Another advantage of the invention is that, during a start-up or shut-down operation, the temperatures on the inner shell outer surface can be adjusted, whereby a temperature gradient can be adjusted in the inner housing, which leads to unacceptably high stresses on parting screws and the inner housing can be avoided.
  • the sheath is made of sheet metal.
  • steel sheet can be used here.
  • the temperature conditions in the turbomachine must be such that sheets or steel sheets can be used.
  • care must be taken that the temperatures of the medium-pressure exhaust steam do not lead to damage to the sheets or steel sheets.
  • the sheath is sealingly formed with respect to the inner housing.
  • the inflow of the steam into the interior of the casing is achieved by drilling, in particular radial bores. Due to the arrangement, size and number of holes a targeted, uniform inflow into the space of the sheath can be achieved.
  • the casing is arranged in the region of the inflow region.
  • the inflow area is the most thermally stressed area.
  • the inner housing is thermally loaded inadmissible.
  • the Abdampf Anlagen the inner housing is this comparatively little thermal stress.
  • a jacket of the complete inner housing is therefore not required. Rather, it is expedient to cover only those areas which are subjected to particular thermal stress and where an impermissible temperature gradient between the inner housing inner surface and the inner housing outer surface is to be avoided.
  • This area is just the inflow area, which is why it is proposed in this advantageous embodiment, to coat just this inflow.
  • the inflow comprises an annular channel.
  • the annular channel is arranged around the sheath.
  • a continuous annular channel is realized, ie, the steam is supplied to the annular channel via an outer inflow line and this steam in Ring channel completely surrounds the casing and ensures through holes a flow of steam into the space inside the casing.
  • separate inflow lines must be provided for each partial ring channel. In order to obtain a flexible supply of steam, of course, several inflow channels can be led to the annular channel.
  • the outflow has a plurality of radial bores in the casing. This makes it possible to easily remove the steam exiting the jacket, which of course has other thermodynamic parameters such as temperature and pressure than the steam flowing into the jacket. On the arrangement, size and number of radial bores, a targeted and uniform outflow from the shell can be achieved.
  • a heat-movable seal can be arranged between the casing and the inner casing.
  • Steam turbines are usually continuously supplied with steam, resulting in a uniform temperature distribution within the steam turbine.
  • operating conditions exist such.
  • the sheath made of steel sheets may have a different thermal expansion compared to the inner housing, which may lead to a distortion of the sheath or to an undesirable gap between the sheath and the inner housing.
  • the invention is based on the FIGS. 1 and 2 described in more detail.
  • the FIG. 1 shows a cross-sectional view in the axial direction of a medium-pressure turbine section 11.
  • the medium-pressure turbine section 11 comprises a substantially rotationally symmetrical about the rotation axis 12 formed inner housing 6, wherein the inner housing 6 consists of an inner housing upper part 6a and an inner housing lower part 6b.
  • the inner housing upper part 6a is connected to the inner housing lower part 6b via a flange 13 and via screws not shown.
  • the other components such. B. a rotor 14, not shown in detail.
  • an outer housing 15 is arranged.
  • a jacket 1 is arranged around the inner housing 6.
  • the casing 1 may be formed from steel sheets and may be arranged on the inner casing 6 via heat-resistant seals 16.
  • the medium-pressure exhaust steam which has a substantially lower temperature and a substantially lower pressure compared to the incoming into the medium-pressure steam turbine 11 live steam. This medium-pressure exhaust steam is prevented via the casing 1 from acting on an inner housing outer surface 17.
  • the casing 1 further comprises an annular channel 18, through which an annular space 2 is formed and this is fluidically connected to an inflow channel 10.
  • the steam supplied via the inflow 10 can also be conducted directly into the space 5.
  • For better distribution over the circumference of the annular space 2 is provided.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of the medium-pressure turbine section 11.
  • the largest thermally loaded area of this medium-pressure turbine section 1 is the area around the inflow 20.
  • the sheath 1 is not disposed over the entire inner housing, but to the inflow region 20, since this is the most thermally stressed.
  • the annular channel 18 is also not formed over the entire axial length of the casing 1, but only in a smaller axial extent.
  • the annular space 18 is in the embodiment according to FIG. 2 is arranged on the left of the line 22 on the edge of the casing 1 and extends over approximately one quarter of the axial length 21 of the casing 1.
  • the emerging from the holes 4 steam has other thermodynamic parameters such. B. temperature and pressure as the incoming into the bore 3 steam.
  • B. temperature and pressure as the incoming into the bore 3 steam.
  • the steam flowing through the inflow passage 10 in the annular space 2, z. B. be taken from a so-called cold reheat.
  • the casing 1 can be formed such that the pressures in the inflow 10, in the annular space 2 and in the space 5 only slightly are larger than in Abdampfraum 9, which means that the casing 1 must not be designed to support pressure.
  • the supply of steam into the annular space 2 and finally into the space 5 leads to an influence on the temperature and the flow conditions on the inner housing surface 17, which can be influenced by the temperature and the mass flow of the supplied steam into the inflow passage 10. This can be done via a fixed setting or via a control. In addition, a homogenization of the temperature distribution can be achieved.
  • an improvement of the deformation behavior of the inner housing 6 is achieved, whereby a reduced radial play demand takes place. This reduces stresses on the housing and on the screws, which also minimizes plastic deformation caused by material creep.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine (11), umfassend einen Rotor (14), ein um den Rotor (14) angeordnetes Innengehäuse (6) sowie ein um das Innengehäuse (6) angeordnetes Außengehäuse, wobei um das Innengehäuse (6) eine Ummantelung (1) angeordnet ist, wobei ein Ringkanal (18) auf dieser Ummantelung (1) angeordnet ist und Dampf über den Ringkanal (18) und Bohrungen (3) in einen Raum (5) zwischen der Ummantelung (1) und der Innengehäuseaußenoberfläche (17) strömt und über in der Ummantelung (1) befindliche Bohrungen (4) wieder ausströmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, umfassend einen Rotor, ein um den Rotor angeordnetes Innengehäuse sowie ein um das Innengehäuse angeordnetes Außengehäuse, wobei um einen Bereich des Innengehäuses eine dichtend abgeschlossene Ummantelung angeordnet ist.
  • Unter einer Strömungsmaschine ist hier insbesondere eine Dampfturbine zu verstehen. Dampfturbinen werden in sogenannte Hochdruck-, Mitteldruck- oder Niederdruck-Teilturbinen eingeteilt. Eine einheitliche Einteilung der Dampfturbine in die vorgenannten Teilturbinen existiert derzeit nicht. In der Regel wird eine Hochdruck-Teilturbine mit einem Dampf mit einer Temperatur bis zu 620°C und einem Druck bis zu 350bar beaufschlagt. Der aus dieser Hochdruck-Teilturbine ausströmende Dampf wird in einem Zwischenüberhitzer wieder auf eine Temperatur von bis zu 620°C erwärmt und strömt anschließend in die Mitteldruck-Teilturbine, wobei anschließend der Dampf aus der Mitteldruck-Teilturbine in die Niederdruck-Teilturbine strömt. In der Regel werden Dampfturbinen mit Innengehäuse in der sogenannten zwei- oder dreischaligen Bauweise ausgeführt.
  • In einer Mitteldruck-Teilturbine beispielsweise wird das Innengehäuse mit dem Mitteldruck-Abdampf umströmt. In Abhängigkeit der Kreislaufparameter kann dieser Mitteldruck-Abdampf vergleichsweise niedrige Temperaturen aufweisen, was zu einer vergleichsweise hohen Temperaturdifferenz zwischen der Innengehäuseinnenwand und der Innengehäuseaußenwand führt. Die Innengehäuseinnenwand wird mit dem sogenannten HZÜ-Dampf beaufschlagt, wobei die Innengehäuseaußenwand, wie vorhin beschrieben, mit dem Mitteldruck-Abdampf umströmt wird. Da die Temperaturen des Mitteldruck-Abdampfes und des HZÜ-Dampfes vergleichsweise unterschiedlich sind, führt dies zu unterschiedlichen thermischen Beanspruchungen des Innengehäuses. Die hohen Temperaturdifferenzen führen zu unzulässig großen Beanspruchungen beispielsweise an den Teilfugenschrauben und am Innengehäuse, was zu einer erhöhten elastischen und/oder plastischen Gehäuseverformung führen kann.
  • Um diesen Gehäuseverformungen vorzubeugen, ist es derzeit üblich, das Innengehäuse mit Stahlblechen zu ummanteln, um ein direktes Beströmen der Innengehäuseaußenfläche mit Mitteldruck-Abdampf zu vermeiden. Die Ummantelung wird häufig als Wärmeschutzmantel oder als thermal shield bezeichnet und ist um das gesamte Innengehäuse angeordnet. Um vergleichsweise gleichmäßige Umgebungsbedingungen, Temperaturverteilungen und gleichmäßige bzw. geringe Strömungsgeschwindigkeiten des Mitteldruck-Abdampfes auf der Innengehäuseoberfläche zu erhalten, wird der Wärmeschutzmantel derart ausgeführt, dass Spalte zwischen dem Wärmeschutzmantel und dem Innengehäuse entstehen. Des Weiteren werden zusätzliche Öffnungen im Wärmeschutzmantel angeordnet, um eine Strömung des Mitteldruck-Abdampfes durch den Wärmeschutzmantel zu ermöglichen.
  • Nachteilig hierbei ist, dass die tatsächlichen Bedingungen innerhalb des Wärmeschutzmantels kaum verändert werden können. Das bedeutet, dass auf die Anforderung des Innengehäuses die tatsächlichen Bedingungen nicht abgestimmt werden können. Wünschenswert wäre es hier, die Temperatur innerhalb des Wärmeschutzmantels einstellen zu können. Das bedeutet, eine gezielte Erhöhung oder Absenkung der Temperatur innerhalb des Mantels wäre von Vorteil.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Strömungsmaschine derart zu verbessern, dass unzulässige Temperaturdifferenzen im Innengehäuse vermieden werden können.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Strömungsmaschine, umfassend einen Rotor, ein um den Rotor angeordnetes Innengehäuse sowie ein um das Innengehäuse angeordnetes Außengehäuse, wobei um einen Bereich des Innengehäuses eine dichtend abgeschlossene Ummantelung angeordnet ist, wobei die Ummantelung eine Zuströmung zum Zuströmen von Dampf und eine Abströmung zum Ausströmen von in der Ummantelung befindlichen Dampfes aufweist.
  • Mit der Erfindung wird demnach der Weg eingeschlagen, ein gezieltes Strömen von Dampf in den Bereich der Ummantelung zu ermöglichen. Über den Massendurchfluss des Dampfes in den Bereich der Ummantelung lässt sich die Temperatur in diesem Bereich verändern. Das bedeutet, dass für verschiedene Betriebsbedingungen, bei denen unterschiedliche Temperaturen innerhalb des Innengehäuses auftauchen können, die Temperatur auf der Innengehäuseaußenfläche verändert werden kann.
  • Somit lassen sich die Betriebsbedingungen außerhalb des Innengehäuses ändern, womit im Grunde genommen der Bereich zu verstehen ist, der an die Innengehäuseaußenfläche angrenzt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass während eines Anfahrvorgangs oder eines Abschaltvorgangs die Temperaturen an der Innengehäuseaußenfläche eingestellt werden können, wodurch ein Temperaturgradient im Innengehäuse eingestellt werden kann, der dazu führt, dass unzulässig große Beanspruchungen an Teilfugenschrauben und im Innengehäuse vermieden werden.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • So ist es von Vorteil, wenn die Ummantelung aus Blech gefertigt ist. Dies ist eine besonders günstige und schnell herstellbare Möglichkeit, die Ziele der Erfindung zu erreichen. Insbesondere kann hier Stahlblech eingesetzt werden. Selbstverständlich müssen die Temperaturbedingungen in der Strömungsmaschine derart sein, dass Bleche bzw. Stahlbleche eingesetzt werden können. Insbesondere muss darauf geachtet werden, dass die Temperaturen des Mitteldruck-Abdampfes nicht zu Schäden an den Blechen bzw. Stahlblechen führen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Ummantelung gegenüber dem Innengehäuse dichtend ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass kein Dampf, der in die Ummantelung strömt, unkontrolliert wieder ausströmt. Es lassen sich somit Bedingungen innerhalb der Ummantelung besser von außen einstellen. Eine erste Möglichkeit die Bedingungen von außen einzustellen ist es, einfach den Massenstrom des Dampfes, der in die Ummantelung strömt, über diesen oder Ventile einzustellen. Eine weitere Möglichkeit die Bedingungen zu ändern besteht darin, die Temperatur des Dampfes zu variieren.
  • Die Zuströmung des Dampfes in den Innenraum der Ummantelung wird durch Bohrungen, insbesondere radiale Bohrungen, erreicht. Durch die Anordnung, Größe und Anzahl der Bohrungen kann eine gezielte, gleichmäßige Zuströmung in den Raum der Ummantelung erreicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die Ummantelung im Bereich des Einströmbereichs angeordnet. Gerade in Mitteldruck-Teilturbinen ist der Einströmbereich der am meisten thermisch belastete Bereich. Das bedeutet, dass gerade in diesem Bereich das Innengehäuse thermisch unzulässig belastet wird. Der Abdampfbereich des Innengehäuses wird hierzu vergleichsweise wenig thermisch beansprucht. Eine Ummantelung des kompletten Innengehäuses ist daher nicht erforderlich. Es ist vielmehr zweckdienlich, lediglich die Bereiche zu ummanteln, die thermisch besonders belastet werden und wo ein unzulässiger Temperaturgradient zwischen den Innengehäuseinnenfläche und der Innengehäuseaußenfläche vermieden werden soll. Dieser Bereich ist gerade der Einströmbereich, weswegen in dieser vorteilhaften Weiterbildung vorgeschlagen wird, gerade diesen Einströmbereich zu ummanteln.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung umfasst die Zuströmung einen Ringkanal. Der Ringkanal wird hierbei um die Ummantelung angeordnet. Vorzugsweise wird ein durchgehender Ringkanal realisiert, d.h., das über eine äußere Zuströmleitung Dampf dem Ringkanal zugeführt wird und dieser Dampf im Ringkanal die Ummantelung komplett umschließt und über Bohrungen ein Zuströmen des Dampfes in den Raum innerhalb der Ummantelung gewährleistet. In alternativen Ausführungsformen ist es möglich, den Ringkanal in zwei Teilringe einzuteilen, wobei ein Teilringkanal einem unteren Innengehäuseunterteil und der zweite Teilringkanal dem Innengehäuseoberteil zugeordnet werden kann. Allerdings müssen hierbei für jeden Teilringkanal jeweils separate Zuströmungsleitungen zur Verfügung gestellt werden. Um eine flexible Zuführung des Dampfes zu erhalten, können selbstverständlich mehrere Zuströmungskanäle zu dem Ringkanal geführt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist die Abströmung mehrere radiale Bohrungen in der Ummantelung auf. Dadurch ist es möglich, den aus der Ummantelung austretenden Dampf leicht abzuführen, der selbstverständlich andere thermodynamische Größen wie Temperatur und Druck aufweist als der in die Ummantelung einströmende Dampf. Über die Anordnung, Größe und Anzahl der radialen Bohrungen kann eine gezielte und gleichmäßige Ausströmung aus der Ummantelung erreicht werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann zwischen der Ummantelung und dem Innengehäuse eine wärmebewegliche Dichtung angeordnet sein. Dampfturbinen werden in der Regel kontinuierlich mit Dampf beaufschlagt, was zu einer gleichmäßigen Temperaturverteilung innerhalb der Dampfturbine führt. Allerdings existieren Betriebsbedingungen, wie z. B. das An- und Abfahren der Dampfturbine, bei denen unterschiedliche Wärmeausdehnungen der unterschiedlichen Komponenten in der Dampfturbine möglich sind. Insbesondere kann die aus Stahlblechen gefertigte Ummantelung eine unterschiedliche Wärmeausdehnung im Vergleich zum Innengehäuse aufweisen, was zu einem Verzug der Ummantelung oder zu einem nicht gewünschten Spalt zwischen der Ummantelung und dem Innengehäuse führen kann. Durch eine wärmebewegliche Dichtung kann dieser unerwünschte Effekt vermieden werden.
  • Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 und 2 näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Querschnittsansicht in radialer Richtung einer Dampfturbine;
    Figur 2
    eine Querschnittsansicht einer Mitteldruck-Teilturbine.
  • Die Figur 1 zeigt eine Querschnittsansicht in axialer Richtung einer Mitteldruck-Teilturbine 11. Die Mitteldruck-Teilturbine 11 umfasst ein um die Rotationsachse 12 im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildetes Innengehäuse 6, wobei das Innengehäuse 6 aus einem Innengehäuseoberteil 6a und einem Innengehäuseunterteil 6b besteht. Das Innengehäuseoberteil 6a wird mit dem Innengehäuseunterteil 6b über einen Flansch 13 und über nicht näher dargestellte Schrauben miteinander verbunden. Der Übersichtlichkeit wegen sind die weiteren Komponenten, wie z. B. ein Rotor 14, nicht näher dargestellt.
  • Um das Innengehäuse 6 ist ein Außengehäuse 15 angeordnet. Zur thermischen Abschirmung ist um das Innengehäuse 6 eine Ummantelung 1 angeordnet. Die Ummantelung 1 kann aus Stahlblechen ausgebildet sein und kann über wärmebewegliche Dichtungen 16 an das Innengehäuse 6 angeordnet sein. Im Abdampfraum 9 befindet sich im Betrieb der Mitteldruck-Abdampf, der im Vergleich zum in die Mitteldruck-Dampfturbine 11 einströmenden Frischdampf eine wesentlich niedrigere Temperatur und einen wesentlich niedrigeren Druck aufweist. Dieser Mitteldruck-Abdampf wird über die Ummantelung 1 daran gehindert, eine Innengehäuseaußenoberfläche 17 zu beaufschlagen. Die Ummantelung 1 umfasst ferner einen Ringkanal 18, durch den ein Ringraum 2 gebildet wird und dieser strömungstechnisch mit einem Zuströmungskanal 10 verbunden ist. Über den Zuströmungskanal 10 strömt Dampf, der durch Pfeile 19 dargestellt wird, in den Ringraum 2 und verteilt sich umfänglich über das Innengehäuse 6. Über in der Ummantelung 1 befindliche radiale Bohrungen 3 strömt der Dampf in einen Raum 5, der gebildet wird zwischen der Ummantelung 1 und der Innengehäuseaußenoberfläche 17.
  • Prinzipiell kann der über die Zuströmung 10 zugeführte Dampf auch direkt in den Raum 5 geleitet werden. Zur besseren Verteilung über den Umfang ist der Ringraum 2 vorgesehen.
  • Ein Ausströmen des Dampfes aus dem Raum 5 ist in der Figur 1 nicht näher dargestellt.
  • Die Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht der Mitteldruck-Teilturbine 11. Der am größten thermisch belastete Bereich dieser Mitteldruck-Teilturbine 1 ist der Bereich um den Einströmbereich 20. Wie aus der Figur 2 zu entnehmen ist, wird die Ummantelung 1 nicht über das gesamte Innengehäuse angeordnet, sondern um den Einströmbereich 20, da dieser am stärksten thermisch belastet ist. Der Ringkanal 18 wird ebenfalls nicht über die gesamte axiale Länge der Ummantelung 1 ausgebildet, sondern lediglich in einer geringeren axialen Erstreckung. Der Ringraum 18 wird in dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 links der Linie 22 am Rande der Ummantelung 1 angeordnet und erstreckt sich über ca. ein Viertel der axialen Länge 21 der Ummantelung 1. Der über die Bohrungen 3, die vorzugsweise radial ausgebildet sind, eintretende Dampf wird über Bohrungen 4, die ebenfalls vorzugsweise radial ausgebildet sind, aus dem Raum 5 austreten. Der aus den Bohrungen 4 austretende Dampf weist andere thermodynamische Größen wie z. B. Temperatur und Druck auf als der in die Bohrung 3 einströmende Dampf. Durch die Anordnung der Größe und Anzahl der Bohrungen 3, 4 kann eine gezielte, gleichmäßige Zu- und Abströmung erreicht werden. Der Dampf, der über den Zuströmungskanal 10 in den Ringraum 2 strömt, kann z. B. aus einer sogenannten kalten Zwischenüberhitzung genommen werden. Die Ummantelung 1 kann derart ausgebildet werden, dass die Drücke in der Zuströmung 10, im Ringraum 2 sowie im Raum 5 nur geringfügig größer sind als im Abdampfraum 9, was dazu führt, dass die Ummantelung 1 nicht drucktragend ausgelegt werden muss. Die Zuführung von Dampf in den Ringraum 2 und schließlich in den Raum 5 führt zu einer Beeinflussung der Temperatur und der Strömungsbedingungen auf der Innengehäuseoberfläche 17, die über die Temperatur und den Massenstrom des zugeführten Dampfes in den Zuströmungskanal 10 beeinflusst werden kann. Dies kann über eine fest gewählte Einstellung oder über eine Regelung erfolgen. Außerdem kann eine Vergleichmäßigung der Temperaturverteilung erreicht werden. Durch die Zuführung des Dampfes in den Raum 5 wird eine Verbesserung des Verformungsverhaltens des Innengehäuses 6 erreicht, wodurch ein reduzierter Radialspielbedarf erfolgt. Dadurch werden Beanspruchungen am Gehäuse und an den Schrauben reduziert, wodurch ebenfalls plastische Verformungen durch Werkstoffkriechen minimiert werden.

Claims (8)

  1. Strömungsmaschine (11),
    umfassend einen Rotor (14), ein um den Rotor (14) angeordnetes Innengehäuse (6) sowie ein um das Innengehäuse (6) angeordnetes Außengehäuse,
    wobei um einen Bereich des Innengehäuses (6) eine dichtend abgeschlossene Ummantelung (1) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Ummantelung (1) eine Zuströmung zum Zuströmen von Dampf und eine Abströmung zum Ausströmen von in der Ummantelung (1) befindlichen Dampfes aufweist.
  2. Strömungsmaschine (11) nach Anspruch 1,
    wobei die Ummantelung (1) aus Blech gefertigt ist.
  3. Strömungsmaschine (11) nach Anspruch 1 oder 2,
    wobei die Ummantelung (1) gegenüber dem Innengehäuse (6) dichtend ausgebildet ist.
  4. Strömungsmaschine (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Ummantelung (1) einen Einströmbereiches (20) angeordnet ist.
  5. Strömungsmaschine (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Zuströmung einen Ringkanal (18) umfasst.
  6. Strömungsmaschine (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei mehrere Zuströmungen in der Ummantelung (1) um den Umfang verteilt ausgebildet sind.
  7. Strömungsmaschine (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Abströmung mehrere radiale Bohrungen (3, 4) in der Ummantelung (1) aufweist.
  8. Strömungsmaschine (11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei zwischen der Ummantelung (1) und dem Innengehäuse (6) eine wärmebewegliche Dichtung (16) angeordnet ist.
EP08007704A 2008-04-21 2008-04-21 Dampfturbine mit Kühlvorrichtung Withdrawn EP2112335A1 (de)

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EP08007704A EP2112335A1 (de) 2008-04-21 2008-04-21 Dampfturbine mit Kühlvorrichtung
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