專利名稱：降低用于流體機械的外殼的熱載荷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體機械，該流體機械包括沿流動方向構(gòu)造的并且可圍繞旋轉(zhuǎn)軸 線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、內(nèi)殼以及外殼，其中，所述內(nèi)殼圍繞轉(zhuǎn)子布置，其中，所述外殼圍繞內(nèi)殼布 置，其中，所述轉(zhuǎn)子具有中壓推力補償活塞，該中壓推力補償活塞包括圍繞該中壓推力補償 活塞布置的外側(cè)面，其中前室構(gòu)造在內(nèi)殼和中壓推力補償活塞之間，其中，用于將蒸汽輸入 前室中的第一蒸汽管道構(gòu)造在內(nèi)殼中。
背景技術(shù)：
作為流體機械的實施例的蒸汽渦輪機用高溫和高壓的新鮮蒸汽進行加載并且將 新鮮蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機械的旋轉(zhuǎn)能。所述旋轉(zhuǎn)能經(jīng)由傳遞扭矩地布置在流體機械上的發(fā) 電機轉(zhuǎn)換成電能。流入蒸汽渦輪機的新鮮蒸汽通常具有比再從蒸汽渦輪機中出來的蒸汽更 高的溫度。蒸汽渦輪機基本上包括轉(zhuǎn)子、內(nèi)殼以及必要時的外殼。對所述部件的熱載荷由 于沿流動方向蒸汽溫度的降低而不同。如此，例如在高壓部分渦輪機中在流入?yún)^(qū)域內(nèi)要求 材料的耐高熱的特性，其中沿流動方向看在高壓部分渦輪機的后面的部分中要求材料更多 的冷韌特性。在單流式的蒸汽渦輪機中通常設(shè)置推力補償活塞，該推力補償活塞反向于通過壓 力差經(jīng)由葉片組引起的推力產(chǎn)生反作用力，從而遵循軸向軸承的容量。為此，在推力補償活 塞和內(nèi)殼之間構(gòu)造前室，用蒸汽加載該前室，由此，力作用到推力補償活塞上并且由此作用 到整個轉(zhuǎn)子上。位于該室中的蒸汽通常具有高溫和高壓?？尚D(zhuǎn)地構(gòu)成的轉(zhuǎn)子通過密封件 相對于內(nèi)殼密封。盡管密封良好，但是蒸汽的位于前室中的部分經(jīng)由密封件泄漏到內(nèi)殼和 外殼之間的空間中。廢汽通常處于內(nèi)殼和外殼之間的空間中，廢汽具有比新鮮蒸汽更低的 溫度和更低的壓力。通過在推力補償活塞和內(nèi)殼之間流出的較熱的蒸汽，在該部位上對外 殼進行熱加載。因此，作為外殼的材料選擇高價值的材料。然而，高價值的材料的選擇會導(dǎo)致整個蒸汽渦輪機的昂貴的設(shè)計。值得期望的是 將在外殼和內(nèi)殼之間的空間中通過在推力補償活塞和內(nèi)殼之間流動的蒸汽產(chǎn)生的熱載荷 減小。

發(fā)明內(nèi)容
在這方面設(shè)置本發(fā)明，本發(fā)明的任務(wù)是提供成本低廉的蒸汽渦輪機。該任務(wù)通過一種流體機械得到解決，該流體機械包括沿流動方向構(gòu)造的并且可圍 繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、內(nèi)殼以及外殼，其中，所述內(nèi)殼圍繞轉(zhuǎn)子布置，其中，所述外殼圍繞 內(nèi)殼布置，其中，所述轉(zhuǎn)子具有中壓推力補償活塞，所述中壓推力補償活塞包括圍繞該中壓 推力補償活塞布置的外側(cè)面，其中，前室構(gòu)造在內(nèi)殼和中壓推力補償活塞之間，其中，用于 將蒸汽輸入前室中的第一蒸汽管道構(gòu)造在內(nèi)殼中，其中，在內(nèi)殼中布置環(huán)形室，該環(huán)形室在 流體技術(shù)上與廢汽空間連接，其中，所述環(huán)形室相對于外側(cè)面布置。由此，用本發(fā)明提出將蒸汽輸入中壓推力補償活塞的外側(cè)面與內(nèi)殼之間的縫隙中，該蒸汽具有比在前室中的蒸汽更低的溫度。流入該縫隙的蒸汽一方面朝著外殼的方向 流動并且另一方面朝著前室的方向流動。蒸汽的朝著前室的方向流動的部分反向于從前室 流出的蒸汽流動。位于前室中的蒸汽用于將力作用到推力補償活塞上。現(xiàn)在阻止所述較熱 的蒸汽朝著外殼的方向流入中壓推力補償活塞和內(nèi)殼之間的縫隙中，因為經(jīng)由環(huán)形室輸入 沿著反向的流動方向流動的蒸汽。所述較冷的蒸汽部分地朝著外殼的方向流動，并且相對 于前室中的蒸汽對外殼的熱載荷更小。由此，在這方面能夠用適合于較低的溫度的材料制 造所述外殼。由此，在這方面取消了為外殼選擇高價值的適合前室中的蒸汽溫度的材料的 要求。由此能夠成本低廉地制造所述蒸汽渦輪機。在從屬權(quán)利要求中說明了有利的改進方案。在有利的改進方案中，在內(nèi)殼和轉(zhuǎn)子 之間布置構(gòu)造在流體機械中的內(nèi)葉片組，其中沿流動方向看在渦輪機葉片組后面構(gòu)造葉片 組廢汽空間，該葉片組廢汽空間在流體技術(shù)上與廢汽空間連接。由此說明了比較簡單的方案，提供了適合用于廢汽空間的蒸汽。因此，流入中壓推 力補償活塞和內(nèi)殼之間的縫隙中的蒸汽不必通過外部的管道輸入，而是可以由蒸汽渦輪機 本身提供，方法是在通流新鮮蒸汽之后通過渦輪機葉片組將廢汽的一部分導(dǎo)向廢汽空間。 廢汽的絕大部分作為冷的中間過熱蒸汽導(dǎo)向中間過熱器并且加熱到更高的溫度。在有利的改進方案中，所述內(nèi)殼具有分離突起，該分離突起沿流動方向看布置在 中壓推力補償活塞后面。為了能夠?qū)⒘ψ饔玫街袎和屏ρa償活塞上，要求蒸汽位于封閉的空間中，這里位 于前室中。在該前室中形成的壓力直接作用到中壓推力補償活塞上。按本發(fā)明建議借助于 內(nèi)殼上的分離突起構(gòu)造所述前室。由此提供了將合適的壓力作用到中壓推力補償活塞上的 成本低廉的方案。在另一有利的改進方案中，所述第一蒸汽管道在流體技術(shù)上與ΗΖ 蒸汽管道連 接。ΗΖ 蒸汽管道理解為熱的中間過熱蒸汽管道。從高壓部分渦輪機中流出的蒸汽作為冷 的中間過熱蒸汽導(dǎo)向中間過熱器并且在那里加熱到更高的溫度并且作為熱的中間過熱蒸 汽再輸入中壓部分渦輪機中。通過使用熱的中間過熱蒸汽提供了具有合適壓力的蒸汽。在另一有利的改進方案中，所述第一蒸汽管道與中壓葉片組前面的空間連接。在 該空間中的蒸汽具有合適的壓力。在另一有利的改進方案中，在內(nèi)殼中設(shè)置第一孔，該第一孔在流體技術(shù)上連接廢 汽空間與環(huán)形室。有利地在內(nèi)殼中設(shè)置第二孔，該第二孔連接第一孔與環(huán)形室。在另一有利的改進方案中，所述第一孔基本上平行于旋轉(zhuǎn)軸線，并且所述第二孔 基本上垂直于旋轉(zhuǎn)軸線。由此，由制造條件提供了將廢汽空間中的蒸汽導(dǎo)向環(huán)形室的簡單 的方案。能夠比較簡單并且快速地制造平行于旋轉(zhuǎn)軸線和垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的孔。


根據(jù)實施例在附圖中詳細示出了本發(fā)明。附圖示出
圖1是按現(xiàn)有技術(shù)的蒸汽渦輪機的一部分； 圖2是按本發(fā)明實施的蒸汽渦輪機的一部分。
具體實施例方式圖1示出了按現(xiàn)有技術(shù)的蒸汽渦輪機的一部分。該蒸汽渦輪機包括可圍繞旋轉(zhuǎn)軸 線1旋轉(zhuǎn)地得到支承的轉(zhuǎn)子2。圍繞該轉(zhuǎn)子2布置了內(nèi)殼3。圍繞該內(nèi)殼3布置了外殼4。 在補償活塞區(qū)域5內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子具有中壓推力補償活塞6。該中壓推力補償活塞6具有比位 于補償活塞區(qū)域5外的轉(zhuǎn)子2更大的半徑。所述中壓推力補償活塞6具有位于表面上的外 側(cè)面7。在外側(cè)面7和內(nèi)殼3之間形成縫隙8。流入蒸汽渦輪機的新鮮蒸汽沿著流動方向 9流過沒有詳細示出的渦輪機葉片組區(qū)域，該渦輪機葉片組區(qū)域包括導(dǎo)向葉片和轉(zhuǎn)子葉片。 蒸汽膨脹并且在沿流動方向9的路徑上冷卻并且廢汽的一部分在廢汽空間11中導(dǎo)引。經(jīng) 由位于內(nèi)殼3中的第一蒸汽管道12將熱的中間過熱蒸汽導(dǎo)入前室10中。所述熱的中間過 熱蒸汽在前室10中將壓力施加到中壓推力補償活塞6上，該中壓推力補償活塞導(dǎo)致出現(xiàn)反 向于流動方向的方向的力。然而，在前室10中的熱的中間過熱蒸汽的一部分流入縫隙8中 并且流到內(nèi)殼3上，由此在該部位上實現(xiàn)熱載荷。在外側(cè)面7和內(nèi)殼3之間布置了密封件 14，尤其是迷宮式密封件。同樣可以布置刷式密封件。所述內(nèi)殼3具有分離突起15。該分離突起15同樣通過密封件16相對于轉(zhuǎn)子2密 封。該密封件16例如可以構(gòu)造成迷宮式密封件或者刷式密封件。蒸汽渦輪機的在圖2中示出的部分是按本發(fā)明的裝置。按圖2的實施方式與按圖 1的實施方式之間的主要區(qū)別在于，在內(nèi)殼3中設(shè)置了環(huán)形室17，其與廢汽空間11在流體 技術(shù)上進行連接。為此，在內(nèi)殼3中設(shè)置了第一孔18以及第二孔19。在此，第一孔18基 本上平行于旋轉(zhuǎn)軸線1，并且第二孔19基本上垂直于旋轉(zhuǎn)軸線1?，F(xiàn)在，位于廢汽空間11 中的蒸汽經(jīng)由第一孔18并且經(jīng)由第二孔19導(dǎo)向環(huán)形室17。蒸汽的第一部分20朝著外殼 4的方向流動，并且蒸汽的第二部分21朝著前室10的方向流動。由此，可以說阻止從前室 10沿第三方向22流動的蒸汽，并且由此不可能再以所述溫度從熱的中間過熱裝置流向外 殼4。在此，相對于所述外側(cè)面7布置環(huán)形室17。此外設(shè)置了塞子23，該塞子密封第一 孔18。在此，所述環(huán)形室17轉(zhuǎn)入內(nèi)殼3中。通過按圖2示出的按本發(fā)明的裝置，由外殼4 封鎖位于第一蒸汽管道12中的熱的中間過熱蒸汽，該熱的中間過熱蒸汽具有比冷的中間 過熱蒸汽更低的壓力。在轉(zhuǎn)子2中的凹槽25稱作小的中間底部。為了確?？煽康仄饎诱?汽渦輪機，例如用研磨層或者用刷式密封件很好地密封所述小的中間底部M中的密封件 16。如此設(shè)置所述第一孔18和第二孔19，從而不會與第一蒸汽管道12相撞。在空轉(zhuǎn)中提 高廢汽的廢汽溫度，然而該廢汽溫度明顯比第一蒸汽管道12中的稱作熱的中間過熱溫度 的蒸汽溫度更低。中壓推力補償活塞6前面和后面的壓力對于所述運行狀態(tài)來說幾乎是相 等的。由于環(huán)形室17的軸向布置，廢汽主要流入前室10中。對于這種運行狀態(tài)來說，類似 于圖1的外殼對所述外殼4進行加載。因此，通過環(huán)形室17防止在第一蒸汽管道12中的熱的中間過熱蒸汽的溫度影響 外殼材料。由此能夠制造成本更便宜的蒸汽渦輪機。
權(quán)利要求
1.流體機械，包括沿流動方向(9)構(gòu)造的并且可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(1)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(2)、內(nèi)殼(3)以及外 殼⑷，其中，所述內(nèi)殼(3)圍繞所述轉(zhuǎn)子(2)布置， 其中，所述外殼(4)圍繞所述內(nèi)殼(3)布置，其中，所述轉(zhuǎn)子(2)具有中壓推力補償活塞(6)，該中壓推力補償活塞(6)包括圍繞該 中壓推力補償活塞(6)布置的外側(cè)面(7)，其中，在所述內(nèi)殼(3)和所述中壓推力補償活塞(6)之間構(gòu)造前室(10)， 其中，用于將蒸汽輸入所述前室(10)中的第一蒸汽管道(12)構(gòu)造在所述內(nèi)殼(3)中， 其特征在于，設(shè)有布置在所述內(nèi)殼(3)中的環(huán)形室(17)，該環(huán)形室在流體技術(shù)上與廢汽空間(11)連接，其中，所述環(huán)形室(17)相對于所述外側(cè)面(7 )布置。
2.按權(quán)利要求1所述的流體機械，具有布置在所述內(nèi)殼(3)和所述轉(zhuǎn)子(2)之間的并且沿流動方向構(gòu)造的渦輪機葉片組，其中，沿流動方向(9)看在所述渦輪機葉片組的后面構(gòu)造葉片組廢汽空間，該葉片組廢 汽空間在流體技術(shù)上與所述廢汽空間(11)連接。
3.按權(quán)利要求1或2所述的流體機械，其中，所述內(nèi)殼(3)具有分離突起(15)，該分離突起沿流動方向(9)看布置在所述中壓 推力補償活塞(6)后面。
4.按權(quán)利要求3所述的流體機械，其中，在所述分離突起(15)和所述中壓推力補償活塞(6)之間布置所述前室(10)。
5.按上述權(quán)利要求中任一項所述的流體機械，其中，所述第一蒸汽管道(12)在流體技術(shù)上能夠與熱的中間過熱蒸汽管道連接。
6.按上述權(quán)利要求中任一項所述的流體機械，其中，所述第一蒸汽管道(12)在流體技術(shù)上能夠與中壓葉片組前面的空間連接。
7.按上述權(quán)利要求中任一項所述的流體機械， 其中，在所述內(nèi)殼(3)中設(shè)置第一孔(18)，該第一孔在流體技術(shù)上連接所述廢汽空間 (11)與所述環(huán)形室(17)。
8.按權(quán)利要求7所述的流體機械，其中，在所述內(nèi)殼(3)中設(shè)置第二孔(19)，該第二孔連接所述第一孔(18)與所述環(huán)形 室(17)。
9.按權(quán)利要求8所述的流體機械，其中，所述第一孔(18)基本上平行于旋轉(zhuǎn)軸線(1 )，并且所述第二孔(19)基本上垂直 于旋轉(zhuǎn)軸線(1)。
10.按權(quán)利要求7到9中任一項所述的流體機械，其中，所述第一孔(18)具有用于在流體技術(shù)上封閉所述第一孔(18)的塞子(23)。
11.按上述權(quán)利要求中任一項所述的流體機械，其中，在所述內(nèi)殼(3)和所述中壓推力補償活塞(6)之間布置迷宮式密封件。
12.按上述權(quán)利要求中任一項所述的流體機械，其中，在所述分離突起(15)和所述轉(zhuǎn)子(2)之間布置密封件(16)。
13.按權(quán)利要求12所述的流體機械，其中，所述密封件(16)構(gòu)造成迷宮式密封件。
14.按權(quán)利要求12所述的流體機械， 其中，所述密封件(16)構(gòu)造成刷式密封件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有中壓推力補償活塞(6)的流體機械，其中借助于環(huán)形室(17)中的廢汽阻止推力補償活塞(6)前面的蒸汽在轉(zhuǎn)子(2)和內(nèi)殼(3)之間出來。
文檔編號F01D11/04GK102132008SQ200980131576
公開日2011年7月20日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月14日
發(fā)明者R·珀特 申請人:西門子公司