Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zweigehäuseturbine mit mindestens einem Ventil für horizontale Dampfzuführung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Üblicherweise sind die bei Dampfturbinen verwendeten Schnellschuss- und Stellventile ausserhalb des Turbinengehäuses getrennt von diesem angeordnet und mit dem Turbinengehäuse durch senkrecht in dasselbe einmündende Rohrkrümmer verbunden, wobei die Rohrkrümmer so geformt sind, dass sie elastische Verformungen zum Ausgleich der Wärmedehnungen zulassen, ohne dass hiebei unzulässig hohe Wärmespannungen auftreten. Bei dieser Auslegung erstrecken sich die Rohrkrümmer vom Turbinengehäuse aus weit nach oben mit entsprechendem Platzbedarf in der Halle, so dass solche grossen senkrechten Rohrkrümmer grosse Hallenhöhen mit entsprechenden Mehrkosten gegenüber einer niedrigeren Kraftwerkshalle verursachen. Die Rohrkrümmer selbst sind aber ebenfalls teuer und stellen zudem im Bereich der Flanschverbindungen wegen der hohen Dampfdrücke erhebliche Dichtungsprobleme. Um diese zu umgehen, hat man Stellventile in vertikaler Lage direkt am Oberteil des Turbinengehäuses angeflanscht oder an ihrem Gehäuseblock angeschweisst. Dabei besteht aber nach wie vor der Nachteil der grossen Bauhöhe.
Um diesen zu vermeiden, werden Stellventile, jedoch ausschliesslich bei Eingehäuseturbinen, ebenfalls am Oberteil des Gehäuses in waagrechter Lage direkt angeflanscht oder angeschweisst. Dies konnte aber bisher nur bei Eingehäuseturbinen praktiziert werden, weil nur bei diesen im Falle von Revisionen das oder die Ventile allein oder zusammen mit dem Gehäuse nach oben abgehoben werden können.
Bei Zweigehäuseturbinen, bei denen in dem von einem Innengehäusemantel und einem Aussengehäusemantel begrenzten Zwischenraum nur der Abdampfdruck herrscht, das Aussengehäuse demnach vom hohen Druck des Arbeitsdampfes entlastet ist, wurden die Stellventile entweder in senkrechter Lage direkt am Aussengehäuse befestigt und mit dem Innengehäuse beweglich dichtend verbunden oder es wurden die Ventile mit dem Innengehäuse über ein in dasselbe senkrecht einmündendes Rohr verbunden, das am Aussengehäuse angeflanscht war. Diese Anordnung ermöglicht es daher nicht, bei Revisionen den Gehäuseoberteil abzuheben, ohne auch die Zuleitungen und die zugehörigen Befestigungseinrichtungen entfernen zu müssen.
Ein Beispiel für eine solche senkrechte Anordnung eines Stellventils am Aussengehäuseoberteil einer Zweigehäuseturbine ist in der GB-A-813330 beschrieben. Dabei greift das Ventilgehäuse mit einem Zentrieransatz seines Anschlussflansches in einen Anschlussstutzen des Aussengehäuseoberteils ein und ein als Diffusor ausgebildeter zentraler Teil des Ventilgehäuses erstreckt sich bis zu einem Anschlussstutzen des Innengehäuses hinein, wo er dichtend umfasst ist. Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist von einem waagrecht an eine Zweigehäuseturbine angebauten Ventil dieser Bauart nicht zu lösen. Um dabei nämlich den Aussengehäuseoberteil abheben zu können, müsste vorher das Ventil von der Dampfzuleitung getrennt werden, damit der zentrale Teil mit der Diffusorfunktion herausgezogen werden kann und der Gehäuseoberteil dadurch vom Innengehäuse frei wird.
Aus der DE-C-943052 ist ferner ein senkrecht in ein Gehäuse einer eingehäusigen Hochdruckdampfturbine eingebautes Ventil bekannt, bei dem der Diffusorkörper vom Ventilgehäuse, das den Ventilschliesskörper und dessen Betätigungselemente aufnimmt, baulich getrennt und innerhalb eines Anschlussstutzens des Turbinengehäuseoberteils untergebracht ist. Der Diffusorkörper liegt dabei mit einer ringförmigen Fläche eines Kragens im Anschlussstutzen auf und ist vom Gehäuseinneren her durch einen Zuflussstutzen, der ein Gewinde aufweist und eine Verbindungsleitung zwischen dem Diffusor und einer Düse vor einem Aktionsrad bildet, im Gehäuseoberteil verspannt. Ein mit dem Ventilgehäuse aus einem Stück bestehender Führungsteil für den Ventilschliesskörper ragt dabei in den Anschlussstutzen des Turbinengehäuseoberteils hinein, so dass allein schon deswegen ein solches Ventil bei waagrechter Anbringung an der Turbine sowohl vom Turbinengehäuse als auch von der Dampfzuleitung abgebaut werden müsste, um den Turbinengehäuseoberteil abheben zu können. Dies gilt für eine Eingehäuseturbine, für welche diese Dampfzuführung vorgesehen ist, umsomehr aber noch für eine Anwendung bei einer Zweigehäuseturbine, bei der noch die Elemente zwischen dem Aussen- und dem Innengehäuseoberteil entfernt werden müssten, was von ausserhalb der Turbine unmöglich ist, da der erwähnte Zuflussstutzen nur durch Abschrauben vom Inneren des Gehäuses aus entfernt werden kann.
Es besteht daher seit längerem das Bedürfnis nach einer Ventilausführung, die unter Vermeidung der erwähnten Zuleitungen zwischen Ventil und Turbinengehäuseoberteil direkt an diesem waagrecht angebaut werden kann und es ermöglicht, nach Abbau des Ventils den Turbinengehäuseoberteil ohne weiteres abzuheben.
Mit der vorliegenden, im Patentanspruch 1 definierten Erfindung soll also bei Zweigehäuseturbinen vor allem der Nachteil vermieden werden, der darin besteht, dass die bisher verwendeten Ventile mit Rücksicht auf den Ausbau nur mit dazwischengeschalteten, senkrecht von oben in den Turbinengehäuseoberteil einmündenden Rohrkrümmern installiert werden können, was, wie gesagt, grössere und daher teurere Hallenhöhen bedingt. Durch die horizontale Anordnung der erfindungsgemässen Stellventile im Oberteil des Turbinengehäuses werden die Montage- und Demontagearbeiten erleichtert und damit auch die Revisionsarbeiten verbilligt.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele näher beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar:
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen zweigehäusigen Hochdruckteil einer Dampfturbinenanlage mit je einer durch die Pfeile 2 und 3 angedeuteten Dampfzuführung in den Aussengehäuseoberteil 4 bzw. in den Aussengehäuseunterteil 5. Der vom Kessel gelieferte Dampf tritt bei 2 und 3 in Schnellschlussventile 6 bzw. 7 ein und gelangt bei geöffneten Ventilen 6 und 7 in Stellventile 8 und 9, durch welche der jeweils erforderliche Dampfstrom zur Turbine eingestellt und geregelt werden kann. Die Einstellung und Regelung der Stellventile erfolgt durch mit den Stellventilen baulich vereinigte Stellmotoren 10 und 11. Die Schnellschlussventile 6 und 7 werden durch Stellmotoren 12 und 13 betätigt, deren Aufgabe u.a. darin besteht, die Dampfzuleitung im Katastrophenfall schlagartig abzusperren.
Die Fig. zeigt einen senkrechten Querschnitt durch die Einlaufspirale einer Dampfturbine 14, wobei die Schnittebene senkrecht durch die Achsen von zwei am Aussengehäuseoberteil 20 angeschraubten Stellventilen 15 und 16 gelegt ist, von denen auf der linken Seite nur ein Teil des Ventilgehäuses 17 und der Diffusorkörper 18 dargestellt sind, auf der rechten Seite hingegen nur ein Teil des Diffusorkörpers 19. Bei dieser Turbine mit Vierfachspiraleneinlauf sind zwei der Stellventile, nämlich 15 und 16, auf gleicher Höhe am Aussengehäuseoberteil 20 befestigt, wogegen bei der Turbine nach Fig. 1 je ein Ventil am Aussengehäuseunterteil 5 vorgesehen ist. Für die zwei weiteren Einläufe sind bei der Ausführung nach Fig. 2 am Aussengehäuseunterteil 21 Befestigungsstellen vorgesehen zum Anbau von zwei nicht dargestellten Dampfzuleitungen, die zwei Stellventile mit den Anschlussstutzen 22 am Innengehäuseunterteil 23 verbinden.
Bei dem links oben dargestellten, waagrecht eingebauten Stellventil 15 ist auch ein Teil des mit dem Ventilsitz am Diffusorkörper 18 zusammenwirkenden Ventilschliesskörpers 25 dargestellt.
Die Fig.3 zeigt einen Querschnitt durch eine zweigehäusige Dampfturbine mit Doppeleinlauf und je einem waagrecht angebauten Stellventil am Aussengehäuseoberteil und Aussengehäuseunterteil. Den zur Ausführung nach Fig. 2 analogen Teilen sind in Fig. die gleichen Bezugszahlen zugeordnet. Aus Fig. 4, die den Einbau des in Fig. 2 links oben angeordneten Stellventils 15 in grösserem Massstab zeigt, geht die genaue Gestaltung des Diffusorkörpers 18 und seine Lage gegenüber dem Ventilgehäuse 17 und dem Innengehäuseoberteil 24 hervor. Der voll ausgezogene Umriss des Diffusorkörpers definiert eine erste Ausführungsform, bei der ein ringförmiger Kragen im Bereich des Ventilsitzes 27 eine Aussenkegelfläche 28 aufweist, die an einer entsprechenden Innenkegelfläche im Ventilgehäuse 17 anliegt. In diesem Falle schliesst sich stromabwärts des Kragens 26 ein zylindrischer Absatz 29 an, der im kalten Zustand des Ventils mit einer engen Spielpassung in einer entsprechenden Bohrung des Ventilgehäuses 17 sitzt. Stromabwärts dieses zylindrischen Absatzes 29 schliesst sich ein langer, aussen zylindrischer Diffusorteil 30 an, der am inneren Ende in einem Führungszapfen 31 von kleinerem Durchmesser endet. Dieser ist innerhalb eines Anschlussstutzens 32 des Innengehäuseoberteils 24 der Turbine in einer schematisch dargestellten Kolbenringdichtung 33 bekannter Bauart längs- und querverschieblich geführt, so dass eine unbehinderte Wärmedehnung möglich ist.
Im Bereich des zylindrischen Absatzes 29 des Diffusorkörpers ist im Gehäuse 17 eine Sicherungsschraube 34 vorgesehen, die mit axialem Spiel in eine Anbohrung 35 im zylindrischen Absatz 29 eingreift und ein Verschieben des Diffusorkörpers 18 im kalten Zustand der Turbine verhindert, wenn der Diffusorkörper im Ventilgehäuse nicht festsitzt. Damit im Betrieb der Turbine der Diffusorkörper 18 im Ventilgehäuse 17 absolut fest und dampfdicht sitzt, besteht das Ventilgehäuse 17 aus Ferritguss, der Diffusorkörper 18 dagegen aus austenitischem Stahl, dessen Wärmedehnzahl grösser ist als jene des Ferritgusses, so dass infolge der engen Passung des Diffusorkörpers im Ventilgehäuse der Diffusorkörper bei warmer Turbine im Ventilgehäuse festgeklemmt ist. Bei erkalteter Turbine wird der Diffusorkörper im Ventilgehäuse wieder locker, so dass er bei einer Demontage des Ventils ohne Schwierigkeiten herausgezogen werden kann.
Bei einer zweiten Ausführungsform wird anstelle des praktisch spielfrei im Ventilgehäuse eingebauten zylindrischen Absatzes 29 ein zylindrischer Absatz 36 mit grösserem Spiel gegenüber der Bohrung im Ventilgehäuse vorgesehen, dessen Umriss durch die strichpunktierten Linien angedeutet ist. Die Auflageschulter kann dabei in gleicher Weise wie bei der erstgenannten Ausführung kegelförmig oder aber als ebene ringförmige Auflagefläche ausgebildet sein.
Diese Ausführung sorgt im Verein mit dem sphärisch ausgebildeten Ventilschliesskörper 25, der mit der nicht dargestellten Ventilspindel beweglich verbunden ist, dafür, dass sich der Diffusorkörper bei durch unterschiedliche Wärmedehnungen verursachten Relativbewegungen zwischen Aussen- und Innengehäuseoberteil 20 bzw. 24 ohne Verspannung, d. h., ohne Deformation, auf die jeweilige Lage des Anschlussstutzens-32 gegenüber dem Ventilgehäuse 17 einstellen kann. Das Bolzenende der Sicherungsschraube muss bei dieser Ausführung ebenfalls mit Spiel in der Bolzenlängsachse in die entsprechende Anbohrung im zylindrischen Absatz 36 eingreifen, um die Einstellbewegung des Diffusorkörpers nicht zu behindern.
In der Dichtfuge zwischen dem Aussengehäuseoberteil 20 und dem Ventilgehäuse 17 kann, besonders bei langen Diffusorkanälen, ein den Diffusorkörper 18 mit kleinem Spiel umschliessender Stützring 37 vorgesehen sein. Dieser ist an seinem Umfang in der Dichtfuge eingespannt und kann bei der Montage auch als Führung zum Einschieben des Diffusorkörpers in die Turbine dienen.
Mit dieser Ventilbauart ist es möglich, Montagen und Demontagen durchzuführen, ohne dabei von den Ventilen in die Turbine führende Leitungen abbauen zu müssen. Bei den Ventilen der bekannten Bauarten ist es bei horizontalem Einbau wegen des in das Aussengehäuse hineinragenden Diffusorkörpers nicht möglich, sie vom Gehäuse abzubauen, ohne auch die zum Ventil führenden Leitungen abbauen zu müssen. Bei ein-' gebautem Ventil lässt sich der Diffusorkörper nämlich nicht herausziehen, so dass das Ventil um eine Strecke, die mindestens gleich der Länge des in die Turbine hineinragenden Teiles des Diffusorkörpers ist, aus der Turbine herausverschoben werden muss. Da dies aber, wie gesagt, nur nach Abbau der Leitung vor dem Ventil möglich ist, verbietet sich wegen der damit verbundenen Schwierigkeiten der horizontale Einbau solcher Ventile bei zweigehäusigen Turbinen.
Bei einem Ventil gemäss vorliegender Erfindung dagegen kann nach Demontage des aus Fig. 1 ersichtlichen Stellmotors und der Ventileinbauten der Diffusorkörper nach Lösen der Sicherungsschraube 34 herausgezogen werden, worauf der Turbinengehäuseoberteil zwecks Revision abgebaut werden kann.