CN101994530A - 具有护壁板的涡轮机壳体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有护壁板的涡轮机壳体(1)，其中在涡轮机壳体(1)的内壁(7)上在接合法兰(5、6)的区域内设置护壁板(8)，如此布置和构造该护壁板，使得其减少接合法兰(5、6)的区域中的对流的热传递以及热辐射。

Description

具有护壁板的涡轮机壳体

技术领域

本发明涉及一种尤其蒸汽涡轮机的涡轮机壳体，该涡轮机壳体由涡轮机壳体下面部分和涡轮机壳体上面部分组成，它们在装配状态下相互接合并且在此在其接合面上分别构造接合部，其中每个涡轮机壳体部分在接合部的区域内具有接合法兰，通过该接合法兰将涡轮机壳体部分借助于接合螺栓相互拧紧。

背景技术

涡轮机壳体的外壳体通常构造成双构件的并且包括涡轮机壳体下面部分以及涡轮机壳体上面部分。涡轮机壳体的双构件的实施方式简化了转子的装配。涡轮机壳体下面部分和涡轮机壳体上面部分在装配状态下通过接合面相互接合。在此，涡轮机壳体下面部分和涡轮机壳体上面部分在其接合面上分别构成接合部。在接合部的区域内，所述涡轮机壳体部分具有接合法兰，通过接合法兰将涡轮机壳体部分借助于接合螺栓相互拧紧。

在接合部的区域内，在涡轮机运行中经常出现不密封性，从而在蒸汽涡轮机的情况下热的蒸汽会通过接合部出去。在此，不密封性尤其出现在涡轮机壳体的相邻的腔室之间。不密封性的原因尤其是相邻的腔室之间较高的温度差，并且也是涡轮机壳体部分内部的温度分布的结果。在此，部件温度分布受到流体温度、流体和壳体部分之间对流的热传递以及热辐射的显著影响。由于接合法兰，所述壳体部分的壁厚是不均匀的，由此产生不均匀的温度分布并且由此在部件中形成应力，该应力导致接合部区域中的不密封性。

至今为止，通过接合螺栓的尺寸、布置方式、材料选择以及预张紧或者说通过改变热力学的参数来解决所述问题。

发明内容

由此出发，本发明的任务是相对于现有技术更好地并且更简单地密封接合部。

该任务通过独立权利要求1的特征得到解决。可以单个地或者相互组合地使用的有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。

按本发明的涡轮机壳体包括涡轮机壳体下面部分和涡轮机壳体上面部分，它们在装配状态下相互接合并且在此在其接合面上分别构造接合部，其中每个涡轮机壳体部分在接合部的区域内具有接合法兰，通过该接合法兰将涡轮机壳体部分借助于接合螺栓相互拧紧，所述涡轮机壳体的突出之处在于，在涡轮机壳体的内壁上在接合法兰的区域内设置护壁板，如此布置和构造该护壁板，使得其减少接合法兰区域中的对流的热传递以及热辐射。在接合法兰区域中的对流的热传递以及热辐射的减少使得轴向的温度梯度得到减少，并且也能够在相邻的腔室之间的温度差较高时在接合部的区域中可靠地密封涡轮机壳体。在此，护壁板是一种简单并且很有效的措施。

本发明的有利的设计方案提出，所述护壁板基本上由金属材料制成。该金属材料是成本低廉的、制造简单的，并且可以容易地固定在涡轮机壳体的内壁上。在需要时能够容易地替换损坏的护壁板，因为金属材料能够容易地获得并且在现场进行处理。

本发明的特别优选的设计方案提出，所述护壁板借助于热弹性的固定件固定在涡轮机壳体的内壁上。所述护壁板的热弹性的固定件负责在护壁板中不会由于温度梯度而产生应力，所述应力可能导致护壁板的损坏，或者说会破坏或者损坏在内壁上的固定。

本发明的特别的设计方案提出，借助于螺纹连接实现热弹性的固定件。该螺纹连接可以非常容易地进行构造，并且负责将护壁板持久地并且可靠地固定在涡轮机壳体的或者说涡轮机壳体部分的内壁上。

特别优选地通过至少一个支撑螺栓来实现螺纹连接。该支撑螺栓负责将护壁板非直接地靠在涡轮机壳体部分上。由此实现了护壁板和涡轮机壳体之间的缝隙，该缝隙负责更好地屏蔽对流的热传递和热辐射。

本发明的另一种优选的设计方案提出，相应的护壁板在30°到60°的圆周角α上延伸，该圆周角从相应的接合部开始测量。如此尺寸构造的护壁板负责在较少使用材料的同时充分地保护接合部。具有更大的圆周角的护壁板虽然也是可以的，但是只能对不重要的改善作贡献。在护壁板的圆周角更小时，在接合部区域中的保护仅仅是不充分的，从而不能十分有效地并且可靠地排除接合部的区域内的不密封性。

本发明的另一优选的设计方案提出，所述护壁板沿轴向在接合螺栓的一个到三个螺距上延伸。由此确保了足够地覆盖所述接合部，并且将材料需求降低到所需要的最低程度。更大的护壁板不会对接合部区域中的密封性的改善作贡献。相反，护壁板的轴向延伸的减少会导致不能确保可靠地密封接合部。

按本发明的涡轮机壳体基于这样的构思，即通过接合部区域内的简单的护壁板能够十分有效地减少从流体到涡轮机壳体壁的对流的热传递以及热辐射，由此能够以简单并且成本低廉的方式防止接合部区域内的不密封性。这样的护壁板尤其能够用于蒸汽涡轮机壳体，在那里经常出现接合部区域中的密封问题，并且必须以较大花费来减少该问题。

附图说明

下面根据附图对本发明的实施例以及其它优点进行解释。其中：

图1是按本发明的涡轮机壳体的三维的剖面图；

图2是按本发明的涡轮机壳体的径向剖面图。

所述附图分别是非常简化的示意图，其中仅仅示出了对于描述本发明来说所必需的重要的部件。相同的或者说功能相同的部件对于所有附图设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了按本发明的涡轮机壳体的三维的剖面图。该涡轮机壳体1包括涡轮机壳体下面部分2和涡轮机壳体上面部分3。所述两个涡轮机壳体部分2、3在装配状态下相互接合。在此，在接合面上分别构造接合部4。为了使流体不能从涡轮机壳体1的内侧向外流，必须尽可能密封地封闭该接合部4。为此涡轮机壳体下面部分2和涡轮机壳体上面部分3相互牢固地拧紧。为了良好地拧紧这两个涡轮机壳体2和3，这两个涡轮机壳体部分分别具有接合法兰5、6。接合螺栓11(在图1中不能看到)布置在接合法兰5、6中。通过拧紧所述两个涡轮机壳体部分2、3来密封涡轮机壳体1。在外壳体的内侧，在不同的位置上设置了用于容纳导向叶片外圈的接片12。通过导向叶片构成了涡轮机壳体1内部的不同的腔室13、14。在各个腔室13、14之间形成了较高的温度差。在相邻的腔室13、14之间的较高的温度差会引起不同的部件温度或者说部件温度分布，这会导致部件的不同程度的膨胀，由此形成接合部4的区域内的不密封性。部件温度分布受到流体温度、流体和部件之间的对流的热传递以及热辐射的显著影响。为了防止由于部件不同程度的膨胀引起的不密封性，要求在接合法兰区域中轴向的温度梯度的最小化。在接合法兰区域中轴向的温度梯度的最小化通过护壁板8实现。如此布置和构造该护壁板8，使得其显著减少接合法兰5、6的区域中的对流的热传递以及热辐射。由此，减少部件的不同程度的膨胀，并且实现接合法兰4的区域中可靠的密封。在图2中详细示出了护壁板8的构造，并且在下面进行详细描述。

图2示出了涡轮机壳体1的径向剖面图，如已经在图1中详细描述的那样。为了将接合法兰区域中的轴向的温度梯度最小化，在涡轮机壳体1的内壁7上、在接合法兰5、6的区域内设置护壁板8。该护壁板8基本上由金属材料制成。当然也可以使用其它耐热的材料。所述护壁板8借助于热弹性的固定件9固定在涡轮机壳体部分2、3的内壁7上。该热弹性的固定件9用于在由于热膨胀引起扩张时不会导致护壁板8的损坏。在该实施例中，所述护壁板8构造成双构件的，其中分别设置用于屏蔽接合法兰5、6的护壁板8。

然而，本发明也包括单构件的护壁板，该护壁板延伸通过两个接合法兰5、6。双构件的实施方式相对于单构件的实施方式仅仅具有更容易装配和拆卸涡轮机壳体上面部分2与涡轮机壳体下面部分3的优点。借助于螺纹连接10实现了热弹性的固定件9。在此，在护壁板8的一个端部上进行螺纹连接10。护壁板8的另一端部能够直接与相应的壳体部分进行焊接。在此，借助于至少一个支撑螺栓11实现所述螺纹连接10。通过使用支撑螺栓11实现了护壁板8和涡轮机壳体1的内壁7之间的一定的距离。通过护壁板8和涡轮机壳体1的内壁7之间的中间空间，明显减少了从护壁板8到接合法兰5、6的热传递。由此，只能通过支撑螺栓11和焊点进行热传递。从护壁板到接合法兰5、6的热辐射明显小于没有护壁板时的热辐射。

由此，通过护壁板8在接合法兰的区域内不仅明显减少了对流的热传递而且明显减少了热辐射，由此将接合法兰区域中的轴向的温度梯度最小化并且可靠地密封接合部4。在双构件的结构中，相应的护壁板8优选在大约30°到60°的圆周角α上延伸，该圆周角从相应的接合部4开始测量。在护壁板的圆周角α更小时减少了热屏蔽作用，由此不能确保可靠地封闭接合部4。大于60°的更大的圆周角α没有带来值得一提的关于屏蔽作用的优点。所述护壁板8应该沿着轴向在接合螺栓的大致一到三个螺距上延伸，从而确保可靠地屏蔽并且由此密封接合部4。所述护壁板8沿轴向布置在涡轮机壳体1的每2个腔室之间。

由此，通过按本发明的具有布置在涡轮机壳体1的内壁7上的护壁板8的涡轮机壳体1，能够以特别简单并且成本低廉的方式通过内部的热屏蔽将接合法兰区域内的轴向的温度梯度最小化。由此显著提高接合部4的密封性并且改善工作可靠性。具有护壁板8的涡轮机壳体1能够特别有效地用于蒸汽涡轮机。然而原则上，该护壁板适合于每一种涡轮机壳体。能够对已经存在的涡轮机壳体进行加装。

Claims (7)

1.涡轮机壳体(1)，所述涡轮机壳体包括涡轮机壳体下面部分(2)和涡轮机壳体上面部分(3)，它们在装配状态下相互接合并且在此在其接合面上分别构造接合部(4)，其中每个涡轮机壳体部分(2、3)在所述接合部(4)的区域内具有接合法兰(5、6)，通过所述接合法兰将所述涡轮机壳体部分(2、3)借助于接合螺栓相互拧紧，

其特征在于，

在所述涡轮机壳体(1)的内壁(7)上在所述接合法兰(5、6)的区域内设置护壁板(8)，布置和构造所述护壁板，使得其减少所述接合法兰(5、6)的区域中的对流的热传递以及热辐射。

2.按权利要求1所述的涡轮机壳体，

其特征在于，

所述护壁板(8)基本上由金属材料制成。

3.按权利要求1或2所述的涡轮机壳体，

其特征在于，

所述护壁板(8)借助于热弹性的固定件(9)固定在所述涡轮机壳体(2、3)的内壁(7)上。

4.按权利要求3所述的涡轮机壳体，

其特征在于，

借助于螺纹连接(10)实现所述热弹性的固定件(9)。

5.按权利要求4所述的涡轮机壳体，

其特征在于，

通过至少一个支撑螺栓(11)实现所述螺纹连接(10)。

6.按上述权利要求中任一项所述的涡轮机壳体，

其特征在于，

相应的护壁板(8)在30°到60°的圆周角α上延伸，该圆周角从相应的接合部(4)开始测量。

7.按上述权利要求中任一项所述的涡轮机壳体，

其特征在于，

所述护壁板(8)沿轴向在接合螺栓的一个到三个螺距上延伸。

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