Steckverbindung für elektrische Messleitungen in einer Strömungsmaschine

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Steckverbindung (20) für zwei elektrische Messignalleitungen (18, 19) in einer Dampfturbine (5), wobei die Steckverbindung (20) im Dampfraum (4) zwischen Innengehäuse (2) und Aussengehäuse (3) der Dampfturbine angeordnet ist und eine geeignete dampfdichte Ummantelung (23) aufweist, um die Steckverbindung (20) vor den hohen Dampfparametern zu schützen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung umfassend eine erste Komponente und eine zweite Komponente, wobei zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente ein Dampfraum angeordnet ist, wobei im Betrieb im Dampfraum ein Dampf, insbesondere ein Wasserdampf angeordnet ist, ferner umfassend eine erste elektrische Leitung und eine zweite elektrische Leitung, die mit einer Steckverbindung miteinander verbunden sind, wobei die Steckverbindung im Dampfraum angeordnet ist.

[0002] Im Strömungsmaschinenbau, insbesondere im Dampfturbinenbau wird die thermische Energie eines Wasserdampfes in Rotationsenergie eines Rotors umgewandelt. In der Regel umfasst eine Dampfturbine einen drehbar gelagerten Rotor und ein um den Rotor angeordnetes Innengehäuse sowie ein um das Innengehäuse angeordnetes Außengehäuse. Zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse befindet sich ein Dampf mit vergleichsweise hohen Dampfparametern wie zum Beispiel Druck und Temperatur.

[0003] Es sind Ausführungsformen von Dampfturbinen bekannt, bei denen das Innengehäuse aus einem Oberteil und einem Unterteil besteht, das bedeutet, dass das aus zwei Teilen bestehende Innengehäuse eine Teilfuge umfasst. Demgegenüber sind Außengehäuse bekannt, die ebenfalls aus einem Oberteil und einem Unterteil bestehen und somit auch eine Teilfuge umfassen. Es sind aber auch Ausführungsformen bekannt, bei dem das Außengehäuse als eine Art Topfgehäuse mit Deckel ausgeführt ist.

[0004] Der Betrieb einer Dampfturbine erfordert es, dass verschiedene Messgrößen wie Temperatur und Druck ermittelt werden müssen. Dazu werden verschiedene Temperatursensoren an der Dampfturbine angeordnet, wobei das Signal der Sensoren über elektrische Messsignalleitungen zu einer Auswerteeinheit geführt werden. Das Verlegen der elektrischen Messleitung stellt eine hohe technische Herausforderung dar. Bisher war es nur möglich bei einer Revision der Dampfturbine das Außengehäuse vom Innengehäuse zu trennen, wobei dabei die elektrische Messleitung zerstört werden musste. Das führte dazu, dass der Sensor komplett wieder neu angeordnet werden musste.

[0005] Wünschenswert wäre es eine Möglichkeit zu schaffen, bei der die Messleitung nicht zerstört wird.

[0006] An dieser Stelle setzt die Erfindung an. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit anzugeben, bei der die Messleitung während einer Revision nicht zerstört wird.

[0007] Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Einrichtung umfassend eine erste Komponente und eine zweite Komponente, wobei zwischen der ersten Komponente und der zweiten Komponente ein Dampfraum angeordnet ist, wobei im Betrieb im Dampfraum ein Dampf, insbesondere ein Wasserdampf angeordnet ist, ferner umfassend eine elektrische Leitung und eine zweite elektrische Leitung, die mit einer Steckverbindung miteinander verbunden sind, wobei die Steckverbindung im Dampfraum angeordnet ist, wobei um die Steckverbindung eine Ummantelung dampfdicht angeordnet ist.

[0008] Somit wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die elektrische Messleitung, die die erste elektrische Leitung und die zweite elektrische Leitung umfasst, mit einem Steckverbinder auszurüsten, um in einem Revisionsfall, bei dem das Außengehäuse vom Innengehäuse getrennt wird, wieder verbindbar auszuführen. Dazu wird die Steckverbindung benutzt. Allerdings ist die Steckverbindung im Dampfraum angeordnet und muss daher vergleichsweise hohe thermische Dampfparameter aushalten. Daher muss die Steckverbindung temperaturbeständig, vakuumdicht und beständig gegen Dampf sein. Außerdem darf diese Steckverbindung nicht zu groß sein.

[0009] Die erste Komponente ist als Innengehäuse ausgeführt und die zweite Komponente ist als Außengehäuse einer Dampfturbine ausgeführt. Zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse bzw. der ersten Komponente und der zweiten Komponente ist im Betrieb ein Dampf, insbesondere ein Wasserdampf angeordnet, wobei dieser Wasserdampf hohe thermische Parameter wie Druck und Temperatur aufweist. In dieser Dampfatmosphäre sind eine erste elektrische Leitung und eine zweite elektrische Leitung mit einem Steckverbinder miteinander verbunden. Über diese elektrische Leitung werden Messsignale beispielsweise eines Sensors übertragen. Diese Steckverbindung ist im Dampfraum angeordnet. Erfindungsgemäß wird nunmehr diese Steckverbindung komplett mittels einer Ummantelung dampfdicht ausgeführt. Das bedeutet, dass die Steckverbindung an sich kein Kontakt zum Dampf aufweist. Vielmehr ist eine Ummantelung um die Steckverbindung angeordnet, die den Steckverbinder vom Dampf abhält. Die Ummantelung ist hierbei derart ausgebildet, dass diese auseinandergebaut werden kann und die Steckverbindung frei legt. Somit kann bei einer Revision die erste Komponente von der zweiten Komponente demontiert werden, ohne die elektrische Leitung zu zerstören. Dies führt zu einer Zeit- und Kostenersparnis.

[0010] Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung umfasst die erste Komponente ein Gehäuseunterteil und ein Gehäuseoberteil, wobei das Gehäuseunterteil über eine Teilfuge mit dem Gehäuseoberteil verbunden ist. Vorteilhafterweise ist die Steckverbindung am Gehäuseunterteil im Bereich des Teilfugenflansches angeordnet, wobei die Teilfuge einen Teilfugenflansch aufweist.

[0011] Vorteilhafterweise ist die Ummantelung im Wesentlichen als eine Röhre ausgebildet und innerhalb der Röhre die Steckverbindung angeordnet. Diese Röhre ist aus einem geeigneten Material, das den hohen Dampfparametern standhält.

[0012] In einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Röhre ein erstes Rohrende und zweites Rohrende auf, wobei am ersten Rohrende und am zweiten Rohrende eine dampfundurchlässige Abdeckung angeordnet ist. Darüber hinaus ist die Abdeckung mit einem dampfdichten Durchgang für die erste elektrische Leitung und die zweite elektrische Leitung ausgebildet. Durch diese dampfdichte Öffnung, wird schädlicher Dampf von der Steckverbindung ferngehalten.

[0013] Vorteilhafterweise ist die Ummantelung aus Aluminium, Messing, Alloy 20, Alloy C-276, Alloy 600, Alloy 400, Kohlenstoffstahl, Edelstahl 316, Titan, Alloy 625 oder Alloy 825 ausgebildet.

[0014] Es hat sich gezeigt, dass die vorgenannten Materialien geeignet sind für die betreffenden Dampfparameter.

[0015] In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die erste Leitung mit einem Sensor zur Erfassung von physikalischen Größen ausgebildet. Beispielsweise kann der Sensor Temperatur erfassen und über die erste elektrische und die zweite elektrische Leitung und den Steckverbinder an eine Auswerteeinheit, wie zum Beispiel eine Leitwarte weiterleiten. Darüber hinaus kann der Sensor dafür ausgebildet sein, auch Druck oder weitere physikalische Größen zu erfassen und an die Leitwarte weiterzuleiten.

[0016] In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist die erste Komponente ein Innengehäuse einer Dampfturbine und die zweite Komponente ein Außengehäuse einer Dampfturbine.

[0017] Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.

[0018] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wohl zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der in der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen.

[0019] Es zeigen

Figur 1

eine Querschnittsansicht einer Dampfturbine,

Figur 2

eine Querschnittsansicht in Rotationsrichtung einer Dampfturbine und

Figur 3

erfindungsgemäße Steckverbindung.

[0020] Die Figur 1 zeigt eine Einrichtung 1, umfassend eine erste Komponente 2 und eine zweite Komponente 3. Zwischen der ersten Komponente 2 und der zweiten Komponente 3 ist ein Dampfraum 4 angeordnet, wobei im Betrieb im Dampfraum 4 ein Dampf, insbesondere ein Wasserdampf angeordnet ist. Ferner zeigt die Figur 1 eine Querschnittsansicht einer Dampfturbine 5, die im Wesentlichen einen um eine Rotationsachse 6 drehbar gelagerten Rotor 7 aufweist. Der Rotor 7 weist in einem Strömungskanal 8 mehrere in Umfangsrichtung angeordnete Laufschaufeln 9 auf. Um den Rotor ist die als Innengehäuse 10 ausgebildete erste Komponente angeordnet. Das Innengehäuse 10 umfasst an ihrer Innenseite in Umfangsrichtung angeordnete Leitschaufeln 11. Die Leitschaufeln 11 und die Laufschaufeln 9 bilden einen Strömungskanal 8, der in einer Strömungsrichtung ausgerichtet ist. Im Betrieb strömt ein Dampf mit hohen Dampfparametern wie Druck und Temperatur in einen Einströmbereich 12 und strömt anschließend durch den Strömungskanal 8 zum Ausströmbereich 13. Die thermische Energie des Dampfes wird dabei in Rotationsenergie des Rotors 7 umgewandelt. Die erste Komponente 2, die als Innengehäuse 10 ausgebildet ist, umfasst hierbei ein Gehäuseunterteil 14 und ein Gehäuseoberteil (nicht dargestellt). Das Gehäuseoberteil wird über eine Teilfuge 16 mit dem Gehäuseunterteil 14 verbunden. Die Teilfuge 16 weist einen Teilfugenflansch 17 auf.

[0021] Die Einrichtung 1 umfasst ferner eine erste elektrische Leitung 18 (in Figur 1 nicht dargestellt). Ferner umfasst die Einrichtung eine zweite elektrische Leitung 19, die ebenfalls in der Figur 1 und 2 nicht näher dargestellt ist. Die erste elektrische Leitung 18 und die zweite elektrische Leitung 19 sind mit einer Steckverbindung 20 miteinander verbunden, wobei die Steckverbindung 20 im Dampfraum 4 angeordnet ist (nicht in Figur 1 dargestellt).

[0022] Die Steckverbindung 20 umfasst einen ersten Stecker 21 und einen zweiten Stecker 22. Über die erste elektrische Leitung 18 werden über die Steckverbindung 20 zur zweiten elektrische Leitungen 19 elektrische Signale, wie zum Beispiel Messsignale übertragen. Um die Steckverbindung 20 ist eine Ummantelung 23 angeordnet.

[0023] Die Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht der Dampfturbine 5. Die Steckverbindung 20 ist in der Teilfuge 16 am Gehäuseunterteil 14 angeordnet (nicht dargestellt). Das Gehäuseoberteil 15 wird über Schrauben 24 mit dem Gehäuseunterteil 14 verbunden. In einem Revisionsfall, wie zum Beispiel bei einer Wartung, wird die zweite Komponente 3 von der ersten Komponente 2 entfernt, so dass ein freier Zugang zur Steckverbindung 20 möglich ist. Somit kann die zweite Komponente 3 von der ersten Komponente 2 getrennt werden, ohne dass dabei eine elektrische Messleitung gestört wird.

[0024] Die Figur 3 zeigt die Steckverbindung 20 mit der Ummantelung 23. Die Ummantelung 23 ist im Wesentlichen als eine Röhre 25 ausgebildet, wobei innerhalb der Röhre 25 die Steckverbindung 20 angeordnet ist. Die Röhre 25 weist ein erstes Rohrende 26 und ein zweites Rohrende 27 auf. Am ersten Rohrende 26 ist eine erste dampfundurchlässige Abdeckung 28 angeordnet. Durch die Abdeckung 28 ist eine dichte Durchführung 29 angeordnet, durch die die erste elektrische Leitung 18 durchgeführt wird. An dem zweiten Rohrende 27 ist eine zweite Abdeckung 30 angeordnet, wobei die zweite Abdeckung 30 eine zweite Öffnung 31 aufweist, durch die die zweite elektrische Leitung 19 dampfdicht durchgeführt wird. Sowohl die erste Abdeckung 28 als auch die zweite Abdeckung 30 ist über eine nicht näher dargestellte Verbindungsmöglichkeit mit dem ersten Rohrende 26 bzw. dem zweiten Rohrende 27 verbunden. Dies kann beispielsweise durch Schrauben und weiteren Dichtungen erfolgen.

[0025] Die Ummantelung besteht aus folgendem Material: Aluminium, Messing, Alloy 20, Alloy C-276, Alloy 600, Alloy 400, Kohlenstoffstahl, Edelstahl 316, Titan, Alloy 625 oder Alloy 825.

[0026] Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Ansprüche

1. Einrichtung (1) umfassend
eine erste Komponente (2) und eine zweite Komponente (3), wobei zwischen der ersten Komponente (2) und der zweiten Komponente (3) ein Dampfraum (4) angeordnet ist,
wobei im Betrieb im Dampfraum (4) ein Dampf, insbesondere ein Wasserdampf angeordnet ist,
ferner umfassend eine erste elektrische Leitung (18) und eine zweite elektrische Leitung (19), die mit einer Steckverbindung (20) miteinander verbunden sind,
wobei die Steckverbindung (20) im Dampfraum (4) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
um die Steckverbindung (20) eine Ummantelung (23) dampfdicht angeordnet ist.

2. Einrichtung (1) nach Anspruch 1,
wobei die erste Komponente (2) ein Gehäuseunterteil (14) und ein Gehäuseoberteil (15) umfasst,
wobei das Gehäuseunterteil (14) über eine Teilfuge (16) mit dem Gehäuseoberteil (15) verbunden ist.

3. Einrichtung (1) nach Anspruch 2,
wobei die Teilfuge (16) einen Teilfugenflansch (17) aufweist und die Steckverbindung (20) am Gehäuseunterteil (14) im Bereich des Teilfugenflansches (17) angeordnet ist.

4. Einrichtung (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3,
wobei die Ummantelung (23) im Wesentlichen als eine Röhre (25) ausgebildet ist und innerhalb der Röhre (25) die Steckverbindung (20) angeordnet ist.

5. Einrichtung (1) nach Anspruch 4,
wobei die Röhre (25) ein erstes Rohrende (26) und ein zweites Rohrende (27) aufweist und am ersten Rohrende (26) und am zweiten Rohrende (27) eine dampfundurchlässige Abdeckung (28, 30) aufweist.

6. Einrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ummantelung (23) aus Aluminium, Messing, Alloy 20, Alloy C-276, Alloy 600, Alloy 400, Kohlenstoffstahl, Edelstahl 316, Titan, Alloy 625 oder Alloy 825 ausgebildet ist, insbesondere besteht.

7. Einrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Leitung (18) mit einem Sensor zur Erfassung von physikalischen Größen ausgebildet ist.

8. Einrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei die erste Komponente (2) ein Innengehäuse einer Dampfturbine und die zweite Komponente (3) ein Außengehäuse einer Dampfturbine ist.

Zeichnung