CN102216569A - 用于流体机械的内壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有三个壳的蒸汽涡轮机，其中设有外壳体（2）、外面的内壳体（3）以及里面的内壳体（4），其中所述外面的内壳体（3）围绕所述里面的内壳体（4）如此布置，从而在所述外面的内壳体（3）和所述里面的内壳体（4）之间构造冷却蒸汽室（12），并且在外面的内壳体（3）和转子（5）之间构造流动通道（7）。

Description

用于流体机械的内壳体
技术领域
本发明涉及一种流体机械，其包括可围绕旋转轴线旋转地得到支承的转子、围绕该转子布置的里面的和外面的内壳体以及围绕该里面的和外面的内壳体布置的外壳体，其中沿着旋转轴线看所述外面的内壳体围绕里面的内壳体进行布置，其中在里面的内壳体和转子之间构造用于使流动介质沿着流动方向流动的第一流动区域，其中沿着流动方向看在该第一流动区域后面构造位于外面的内壳体和转子之间的第二流动区域。
背景技术
流体机械例如理解为蒸汽涡轮机。蒸汽涡轮机通常具有可旋转地得到支承的转子以及围绕该转子布置的壳体。在转子和内壳体之间构造流动通道。在蒸汽涡轮机中的壳体必须能够满足多个功能。一方面导向叶片在流动通道中布置在壳体上，并且另一方面内壳体对于所有载荷情况以及尤其是运行情况来说必须经受流动介质的压力和温度。在蒸汽涡轮机中，流动介质是蒸汽。此外，必须如此构造壳体，从而实现也称作水龙头的输入管道和排出管道。壳体必须满足的另一功能是，轴端部可以穿过壳体的方案。
在运行中出现较高的应力、压力和温度时，需要合适地选择材料并且如此选择结构，从而实现机械的完整性和功能性。为此需要使用高价值的材料，尤其在流入以及第一导向叶片槽的范围内。
对于新鲜蒸汽温度超过650℃，例如700℃时的使用情况来说，镍基合金是合适的，因为其经受住在高温中出现的载荷。当然这种镍基合金的使用是与新的挑战联系在一起的。如此，镍基合金的成本相比之下比较高，并且此外镍基合金的可制造性例如会通过有限的铸造方案而受到限制。这使得必须将镍基材料的使用最小化。此外，镍基材料的导热能力差。由此，在壁厚上的温度梯度固定不变，使得热应力相比之下比较高。此外需要考虑，在使用镍基材料时提高了蒸汽涡轮机的入口和出口之间的温度差。
为了提供蒸汽涡轮机，现在遵循不同的理念，该蒸汽涡轮机适合用于高的温度和压力。根据Y.Tanaka 等人的文章“Advanced Design of Mitsubishi Large Steam Turbines”, Mitsubishi Heavy Industries, Power Gen Europe, 2003,Düsseldorf, May 06.-08., 2003（“三菱大型蒸汽涡轮机的改进设计”，三菱重工，欧洲电力展，2003年，杜塞尔多夫，2003年5月6日至8日）已知在外壳体结构中加入由多个部件围绕的内壳体结构。
同样根据DE 10 2006 027 237 A1已知了由两个部件构造的内壳体。
在DE 342 1067以及在DE 103 53 451 A1中同样公开了多组件的内壳体结构。
发明内容
本发明的任务是提供另一种如此构造内壳体以使其适合于较高温度和压力的方案。
该任务通过权利要求1的特征得到解决。在从属权利要求中提出有利的改进方案。
本发明的重要构思是构造具有三个壳体的蒸汽涡轮机。在此，将内壳体构造成里面的内壳体和外面的内壳体。里面的内壳体布置在流入区域的范围内并且因此必须承受较高的温度和较大的压力。因此，该里面的内壳体由合适的材料制成，例如由镍基合金制成。在里面的内壳体和转子之间构造流动通道。因此，所述里面的内壳体具有能够在其中承载导向叶片的装置，例如槽。围绕所述里面的内壳体布置外面的内壳体。在此重要的是，在所述里面的内壳体和外面的内壳体之间形成利用冷却介质加载的冷却蒸汽室。在此，如此构造所述外面的内壳体，使得其沿着流动方向看邻接里面的内壳体并且示出流动通道的界限，其中为了能够承载导向叶片，也在外面的内壳体中设有例如槽的装置。
利用蒸汽加载所述外面的内壳体，蒸汽具有较低的温度以及较小的压力，从而里面的内壳体必须比外面的内壳体更耐热。尤其足够的是，所述外面的内壳体由价值不高的材料制成。围绕所述里面的内壳体和外面的内壳体布置外壳体。
在有利的改进方案中，在所述里面的内壳体和外面的内壳体之间设有流体技术的连接件，利用这种连接件能够将冷却介质从流动通道输入冷却蒸汽室中。由此，从流动通道中移除这种冷却蒸汽，从而能够将里面的内壳体中的初级应力和次级应力保持得很小。初级应力是由于外部的载荷例如蒸汽压力、重力等形成的机械应力。与此相对，次级应力也称作热应力，这种机械应力是由于不均衡的温度场或者热膨胀的变化形成的。
处于冷却蒸汽室中的冷却蒸汽同时可用作相对于外面的内壳体的隔离件。此外设有排水管，该排水管在静止状态下排出积累的冷凝水。在另一有利的改进方案中，所述蒸汽涡轮机构造成双流式蒸汽涡轮机，由此出于对称原因能够最佳地相互协调所述应力和力。
附图说明
下面根据附图对本发明的实施例进行描述。附图没有按比例地示出所述实施例，更确切地说，附图以示意性的和/或略微变形的方式进行有用的注解。在补充可从附图中直接看出来的教导方面，这里可以参照相关的现有技术。
附图分别示出：
图1是双流式蒸汽涡轮机的剖视图；
图2是蒸汽涡轮机沿流动方向看的部分剖视图。
具体实施方式
在图1中示出的流体机械1的剖视图主要包括外壳体2、布置在外壳体2内部的外面的内壳体3以及布置在外面的内壳体3内部的里面的内壳体4。
在外面的内壳体3以及里面的内壳体4的内部，转子5围绕旋转轴线6可旋转地得到支承。在外面的内壳体3和转子5之间以及在里面的内壳体4和转子5之间构造流动通道7。为了清晰起见，没有详细示出各个转子叶片和导向叶片。所述导向叶片布置在里面的内壳体4和外面的内壳体3上。在所述转子5上如此布置所述转子叶片，从而能够在流动通道7中将新鲜蒸汽的热能转换成旋转能量。新鲜蒸汽通过没有详细示出的新鲜蒸汽入口区域首先流入第一流动区域8中，该第一流动区域布置在里面的内壳体4和转子5之间。
所述里面的内壳体4由镍基材料制成。所述外面的内壳体3可以由耐高热程度较低的材料制成。在替代的实施方式中，所述里面的内壳体4由高铬钢制成，该高铬钢包含9到10个重量百分比的铬，其中所述外面的内壳体3由比里面的内壳体4价值更低的材料制成。
在第一流动区域8中流动的蒸汽沿着流动通道7在流动方向9上流动。在图1中示出的蒸汽涡轮机1构造成双流的，也就是说，蒸汽在第一流入区域8中不仅沿着第一流而且沿着第二流流动。所述外面的内壳体3邻接里面的内壳体4。在外面的内壳体3和流动通道7之间构造第二流动区域10。所述外面的内壳体3包括用于容纳导向叶片的装置，例如槽。所述里面的内壳体4以没有详细示出的方式悬挂在外面的内壳体3中。所述外面的内壳体在第一流动区域8的范围内围绕里面的内壳体4进行构造。在此，所述外面的内壳体3关于旋转轴线6围绕里面的内壳体4进行构造。在第一流动区域8的外面，所述外面的内壳体3关于旋转轴线6没有围绕里面的内壳体4进行布置。所述第一流动区域8包括直至所述里面的内壳体4终止的位置的流动通道。在所述里面的内壳体4和外面的内壳体3之间，在第一流动区域8和第二流动区域10之间的过渡区域上布置流体技术的连接件11。由此，从流动通道7中释放的蒸汽可以通过所述流体技术的连接件11流入位于里面的内壳体4和外面的内壳体3之间的冷却蒸汽室12中。因此，为了使具有相应温度和相应压力的冷却介质通过流体技术的连接件11流入冷却蒸汽室12中,必须合适地选择流动技术的连接件11的位置。所述在冷却蒸汽室12中流动的冷却介质相对于外面的内壳体3隔离所述里面的内壳体4。所述外面的内壳体3基本上由外面的第一内壳体上面部分以及外面的第二内壳体下面部分包围。所述外面的内壳体3主要包括三个形状不同的区段。所述内壳体在第一区段中基本上平行于流动通道9进行构造。该第一区域不仅在所述一个流中而且在另一个流中或多或少对称地构造。在布置在流体技术的连接件11附近的过渡区域中，邻接所述外面的内壳体3的中间的第二区域。该中间的区域的特征在于首先进行的径向的定向，以便构造里面的内壳体4和外面的内壳体3之间的冷却蒸汽室12。
此外，为了保护蒸汽涡轮机，在冷却蒸汽室12中设置没有详细示出的排水管，该排水管在蒸汽涡轮机的静止状态下排出积累的冷凝水。在图2中可以看到蒸汽涡轮机1沿着流动方向的视图。在图2中示出的剖面是从大致蒸汽涡轮机1的中间13剖出的。处于冷却蒸汽室12中的冷却蒸汽通过冷却蒸汽排出管从冷却蒸汽室中导出。在此，在外面的内壳体3中借助于钻孔实施所述冷却蒸汽排出管。所述冷却蒸汽排出管14尤其布置在外面的内壳体3的上面部分中。
在替代的实施方式中，所述冷却蒸汽排出管14同样能够布置在外面的内壳体3的下面部分中。该替代实施的冷却蒸汽排出管14同样可以在图2中在接合部15的下方看到。

Claims (14)

1. 流体机械（1），
其包括可围绕旋转轴线（6）旋转地得到支承的转子（5）、围绕该转子（5）布置的里面的内壳体（4）和外面的内壳体（3）以及围绕该里面的和外面的内壳体（3、4）布置的外壳体（2），
其中在里面的内壳体（4）和转子（5）之间构造用于使流动介质沿着流动方向（9）流动的第一流动区域（8），并且沿着流动方向看在该第一流动区域（8）后面构造位于外面的内壳体（3）和转子（5）之间的第二流动区域（10），
其中沿着旋转轴线（6）仅仅在第一流动区域（8）的范围内围绕所述里面的内壳体（4）布置所述外面的内壳体（3），
其中所述流体机械（1）构造成双流式的。
2. 按权利要求1所述的流体机械（1），
其中，在所述里面的内壳体（4）和外面的内壳体（3）之间构造冷却蒸气室（12）。
3. 按权利要求2所述的流体机械（1），
其中，在所述里面的内壳体（4）和外面的内壳体（3）之间，在第一和/或第二流动区域（8、9）与冷却蒸气室（12）之间构造流体技术的连接件（11）。
4. 按上述权利要求中任一项所述的流体机械（1），
其中，构造冷却蒸汽排出管（14）用于使处于冷却蒸气室（12）中的冷却介质从冷却蒸气室（12）中流出。
5. 按权利要求1所述的流体机械（1），
其中，所述冷却蒸汽排出管（14）布置在外面的内壳体（3）中。
6. 按权利要求5所述的流体机械（1），
其中，所述外面的内壳体（3）包括外面的内壳体上面部分和外面的内壳体下面部分。
7. 按权利要求6所述的流体机械（1），
其中，所述冷却蒸汽排出管（14）布置在外面的内壳体上面部分中。
8. 按权利要求6所述的流体机械（1），
其中，所述冷却蒸汽排出管（14）布置在外面的内壳体下面部分中。
9. 按上述权利要求中任一项所述的流体机械（1），
其中，所述里面的内壳体（4）由镍基材料制成。
10. 按权利要求1到8中任一项所述的流体机械（1），
其中，所述里面的内壳体（4）由高铬钢制成，该高铬钢包含9-10个重量百分比的铬。
11. 按权利要求10所述的流体机械（1），
其中，所述外面的内壳体（3）由比里面的内壳体（4）价值低的材料制成。
12. 按上述权利要求中任一项所述的流体机械（1），
其中，在里面的内壳体（4）和外面的内壳体（3）中设有用于容纳导向叶片的装置。
13. 按权利要求11所述的流体机械（1），
其中，所述装置构造成槽。
14. 按上述权利要求中任一项所述的流体机械（1），
其具有用于新鲜蒸汽的流入区域，
其中所述里面的内壳体（4）布置在流入区域的范围内。
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