CN102317580B - 三壳式蒸汽轮机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有阀(10)的三壳式涡轮机(1)，其中所述阀(10)通过两个密封装置(12、20)且借助于隔圈(18)密封地耦联在所述三壳式涡轮机(1)上。

Description

三壳式蒸汽轮机

技术领域

本发明涉及一种具有阀的涡轮机，其中涡轮机包括内部的内壳、外部的内壳、外壳，其中阀包括阀扩压器，其中阀扩压器设置在内部的内壳上，并且在阀扩压器和内部的内壳之间设置有第一密封元件，其中阀扩压器具有法兰，其中法兰与外壳连接。

背景技术

涡轮机例如理解为蒸汽轮机。蒸汽轮机通常具有可旋转地安装的转子和围绕转子设置的壳体。在转子和内壳之间构成流动通道。在蒸汽轮机内的壳体必须能够满足多个功能。首先，导向叶片设置在壳体上且设置在流动通道内，并且其次，内壳必须承受住流动介质的用于所有负荷情况且尤其是工况的压力和温度。在蒸汽轮机中，流动介质为蒸汽。此外，壳体必须构成为，使得也称为供汽或抽汽的供给和排出是可能的。壳体必须满足的另一功能是轴端能够穿过壳体的可能性。

在工作时出现高的应力、压力和温度时要求，选择合适的材料，并且结构选择为，使得实现机械完整性和功能性。为此要求，尤其是在入流区域内和第一导向叶片槽的区域内采用高质量的材料。

基于镍的合金适于应用于超过650℃，例如700℃的新鲜蒸汽温度的情况下，因为基于镍的合金可承受住在高温时出现的负载。但是，这样的基于镍的合金的使用结合了新的挑战。因此，用于基于镍的合金的成本相对高，并且此外基于镍的合金的可加工性例如由于有限的铸造可能性受到限制。这导致，基于镍的材料的使用必须最小化。此外，基于镍的材料是差的导热体。因此，在壁厚上的温度梯度非常大，使得热应力相对高。此外要考虑的是，在使用基于镍的材料时，在蒸汽轮机的入口和出口之间的温差增加。

已知双壳式蒸汽轮机。在双壳式蒸汽轮机中，内壳围绕转子设置，并且外壳围绕内壳设置。由于温度变化，导致内壳相对于阀运动。阀基本上包括阀壳体和设置在阀内的阀扩压器以及在这里未进一步说明的阻塞装置。阀扩压器通常设置成用于引导流动介质。当阀扩压器和内壳借助于力配合的连接件相互刚性地耦联时，该阀扩压器导致应力且可能导致不希望的变形。因此使用所谓的角形环连接件。在此，阀扩压器和内壳分别具有槽，在所述槽中设置有角形环。这导致能够平衡沿轴向和径向方向的热运动。

那么，在三壳式蒸汽轮机中，附加地在内部的内壳和外壳之间添加有另一内壳，所述内壳能够称为外部的内壳。外部的内壳同样由于热变化进行热运动，所述热运动可能能够以干扰的方式对阀扩压器产生影响。另一要求在于，在内部的内壳和外部的内壳之间的以及在外部的内壳和外壳之间的空间应该被密封。但是应避免由于热运动而导致的机械应力。

值得期望的是，具有简单的可能性，即，将阀设置在三壳式涡轮机上，使得阀能够被适宜地冷却。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种具有阀的涡轮机，其中阀耦联在三壳式涡轮机上，使得不达到热极限值。

该目的通过一种具有阀的涡轮机得以实现，其中涡轮机包括内部的内壳、外部的内壳以及外壳，其中阀包括阀扩压器，其中阀扩压器设置在内部的内壳上，并且在阀扩压器和内部的内壳之间设置有第一密封元件，其中阀扩压器具有法兰，其中法兰与外壳连接，其中隔圈设置在外部的内壳上，并且在隔圈和外部的内壳之间设置有第二密封元件，其中隔圈与外壳连接。

因此，借助本发明能够提出一种隔圈，借助所述隔圈可以将阀最佳地连接在三壳式涡轮机上。

为此，隔圈在三壳式涡轮机中设置成，使得在外部的内壳和外壳之间可以密封，从而在外部的内壳和外壳之间构成的第二蒸汽腔和设置在内部的内壳和外部的内壳之间的第一蒸汽腔被密封。此外，本发明的优点在于，存在于第一蒸汽腔内的能够称为暖蒸汽的蒸汽与阀扩压器接触，并且因此冷却该阀扩压器。新鲜蒸汽在阀扩压器的内部流动，所述新鲜蒸汽也能够称为热蒸汽，并且与暖蒸汽相比具有明显更高的温度值。

在这种情况下，隔圈用法兰连接在外壳上，其中隔圈也可以旋紧在外壳上。在这种情况下，隔圈附加地相对于外壳密封，其中考虑第二密封元件。隔圈的加工相对简单，因为隔圈基本上构成为旋转对称体。

其他有利的改进形式在下文中说明。

在第一有利的改进形式中，在阀壳体和阀扩压器之间构成第一冷却腔。阀原则上具有导致将热蒸汽导入涡轮机内的目的。该热蒸汽使阀扩压器受到热负载，使得该阀扩压器应被冷却，以便承受住热负载。为了也能够在涡轮机外冷却扩压器，第一冷却腔构成为设置在阀壳体和阀扩压器之间。为此，在涡轮机外且在法兰的后面，阀壳体根据一定的长度与阀扩压器连接。因此，第一冷却腔在涡轮机外构成。

在一个有利的改进形式中，阀壳体和阀扩压器构成为一体的。

在另一有利的改进形式中，在内部的内壳和外部的内壳之间构成第一蒸汽腔，其中在第一蒸汽腔和第一冷却腔之间构成以流体技术的方式的连接。因为存在以流体技术的方式的连接，因此存在于第一蒸汽腔内的暖蒸汽能够到达第一冷却腔内。该暖蒸汽与在阀扩压器内流动的热蒸汽相比具有较低的温度和较低的压力。这意味着，阀扩压器由于暖蒸汽，在长度上受到冷却，在所述长度内构成第一冷却腔。

在一个有利的改进形式中，在隔圈和阀扩压器之间设置有可径向和轴向运动的第一密封装置。

在另一有利的改进形式中，在阀壳体内构成冷却介质供给装置和冷却介质排出装置。该冷却介质供给装置和冷却介质排出装置形成在第一冷却腔和涡轮机外的大气之间的以流体技术的方式的连接。通过该冷却介质供给装置，外部的冷却蒸汽能够到达第一冷却腔内，并且在此具有直至到达第一密封装置的可能性。因此，第一冷却腔由于外部的冷却蒸汽被冷却至第一密封装置的该区域。这具有的显著的优点的是，可从外部调节冷却参数。但是相反，相对于此也存在一定程度的在设备上的额外耗费。冷却介质供给装置和冷却介质排出装置设置在阀壳体的圆周上。在此，至少七个冷却介质供给装置和冷却介质排出装置的数量证明是有效的，也就是说，冷却蒸汽流过冷却介质供给装置，并且经由冷却介质排出装置将冷却蒸汽再次去除。

在另一有利的改进形式中，管路设置在隔圈中并且构成为，使得在第一冷却腔和第二蒸汽腔之间形成以流体技术的方式的连接，其中第二蒸汽腔设置在外部的内壳和外壳之间。因此，通过可从第二蒸汽腔中获得冷却介质并且将该冷却介质输送到第一冷却腔内的可能性还补充了冷却可能性。为此，借助管路在第一冷却腔和第二蒸汽腔之间形成以流体技术的方式的连接。其实现在可设想两个变形方案。首先，从第二蒸汽腔中，与暖蒸汽相比具有较低的温度的冷蒸汽由第二蒸汽腔经由管路输送到第一冷却腔内。存在于第一冷却腔内的冷却蒸汽或暖蒸汽经由冷却介质排出装置再次被吸出。

根据第二变形方案，其实冷却介质的流动方向换向是可能的。为此，通过冷却介质供给，将外部的冷却蒸汽供入第一冷却腔，并且经由隔圈中的管路导入第二蒸汽腔内。

附图说明

下面借助于附图详细说明本发明的实施例。这些附图没有按比例地示出实施例，相反，为了对此进行阐述，以示意的和/或略微偏移的方式构成。作为可从图中直接看出的原理的补充，参考有关的现有技术。

在不同的附图中，相同的部件总是设置有相同的附图标记，使得这些部件通常也仅说明一次。附图示出：

图1示出通过在流入横截面内的三壳式涡轮机的剖视图；

图2示出根据第一实施形式的具有阀的三壳式蒸汽轮机的一部分的横截面图；

图3示出根据第二实施形式的具有阀的三壳式涡轮机的一部分的横截面图；以及

图4示出根据第三实施形式的具有阀的三壳式涡轮机的一部分的横截面图。

具体实施方式

图1示出作为涡轮机1的实施形式的三壳式蒸汽轮机。涡轮机1包括未详细示出的转子，所述转子安装成可围绕旋转轴线2转动。

在这种情况下，旋转轴线2垂直于图平面。围绕转子设置有内部的内壳3。在内部的内壳3和转子之间构成流动通道，在所述流动通道内热蒸汽存在于蒸汽腔4内。存在于蒸汽腔4的蒸汽为也能够称为热蒸汽的新鲜蒸汽。围绕内部的内壳3设置有外部的内壳5。在外部的内壳5和内部的内壳3之间构成第一蒸汽腔6。在该第一蒸汽腔6内通常含有废汽，所述废汽由内部的内壳3流向流动通道且流向最后的级，并且围绕内部的内壳3分布且因此冷却内部的内壳3。

围绕外部的内壳5设置有外壳7。在外壳7和外部的内壳5之间构成第二蒸汽腔8。在外壳7外构成大气腔9，在所述大气腔内充满大气压力和大气温度。为此，在图1中还示出在与三壳式涡轮机1连接前的阀10。阀10的任务是仅将热蒸汽引导到流动腔4内。因此，存在于阀10内的蒸汽不到达第一蒸汽腔内且不到达第二蒸汽腔内，并且当然根本不到达大气腔内。

图2示出如何构成阀10和三壳式涡轮机1，使得尽量没有蒸汽由阀10到达第一蒸汽腔6内且到达第二蒸汽腔8内。在这种情况下，阀10包括阀扩压器11，所述阀扩压器能够构成管状，并且通过第一密封元件12设置在内部的内壳3上。第一密封元件12构成为，使得在阀流动通道13内的热蒸汽不由流动腔4到达第一蒸汽腔6。因此，第一密封元件12能够为角形环构造，所述角形环构造具有带有两个支腿的角形环，其中一个支腿设置在内部的内壳中的槽内，并且另一支腿设置在阀扩压器11中的槽内，其中两个角形支腿相互成90°设置。在图2中示出的实施形式中，阀10已经为装入的状态。

阀10此外包括阀壳体14，在所述阀壳体上设置有法兰15。通过该法兰15，阀壳体14设置在外壳7上。在阀扩压器11和阀壳体14之间构成第一冷却腔16。该第一冷却腔16基本上在涡轮机1外构成，其中第一冷却腔16基本上直至达到连接区域17。第一冷却腔16由将阀壳体14与阀扩压器11连接的连接区域17延伸至第一蒸汽腔6。因此存在的可能性是，在第一蒸汽腔6内的暖蒸汽到达第一冷却腔16内并且因此冷却阀扩压器11。因此，在阀扩压器11和外部的内壳5之间以及在阀扩压器11和隔圈18之间构成间隙19。

隔圈19在横截面内观察，构成L形，其中隔圈18的支腿通过第二密封元件20相对外部的内壳5密封。隔圈18的第二支腿力配合地设置在外壳7和法兰15之间。这例如能够通过螺栓连接实现，所述螺栓连接通过旋拧线21象征性地示出。旋拧线21应象征性地示出，螺栓的方向应如何定向。

在外壳7和隔圈18之间能够构成另一密封元件22。同样，在隔圈18和法兰15之间设置有另一密封元件23。因此防止存在于第二蒸汽腔8内的冷蒸汽到达第一冷却腔16或大气腔9内。

阀10能够在连接区域17内构成为，使得法兰15、阀壳体14和阀扩压器11材料一体地构成。

在图3中示出阀连接的可替代的实施形式，与根据图2的实施方式的明显的区别在于，现在在阀壳体14内构成至少两个冷却介质供给装置和冷却介质排出装置24。基本上围绕旋转轴线2构成的阀壳体14以在圆周上分布的方式具有至少一个冷却介质排出装置24和冷却介质供给装置24。此外，在阀扩压器11和隔圈18之间设置有可径向和轴向运动第一密封装置25。该第一密封装置25使得在第一蒸汽腔6和第一冷却腔16之间没有蒸汽通过。即便在阀扩压器11相对于外部的内壳、内部的内壳和外壳以及隔圈18径向和轴向移动时，也使得没有蒸汽通过。这意味着，存在于第一蒸汽腔6的暖蒸汽仅扩散至第一密封装置25。但是，为了达到在第一冷却腔16内的良好的冷却可能性，经由冷却介质供给装置24将外部的冷却蒸汽输送到第一冷却腔16内。输送到第一冷却腔16内的冷却蒸汽接着经由冷却介质排出装置24从第一冷却腔16中排出。相应地选择在第一冷却腔16内的冷却蒸汽的蒸汽参数。

在图4中示出阀连接的第三实施形式。与在图3中所示的实施形式的明显的区别是，在隔圈18内设有管路26，所述管路形成在第二蒸汽腔8和第一冷却腔16之间的以流体技术的方式的连接。这意味着，存在于第二蒸汽腔8内的冷却蒸汽能够流入第一冷却腔16，并且因此存在适合的冷却可能性。在可替代的实施形式中，外部的冷却蒸汽同样能够经由冷却介质供给装置24到达第一冷却腔16，并且经由管路26到达第二蒸汽腔8。冷却蒸汽的参数，例如压力和温度，必须与此适合地选择，使得流动方向能够沿冷却介质的第二蒸汽腔8的方向进行。因此，如在图4中所示，管路26设置在第一密封装置25的右侧。第一密封装置25和第二密封元件20能够如第一密封元件12一样构成。

Claims (11)

1.一种具有阀(10)的涡轮机(1)，其中所述涡轮机(1)包括内部的内壳(3)、外部的内壳(5)以及外壳(7)，其中所述阀(10)包括阀扩压器(11)，其中所述阀扩压器(11)设置在所述内部的内壳(3)上，并且在所述阀扩压器(11)和所述内部的内壳(3)之间设置有第一密封元件(12)，其中所述阀扩压器(11)具有法兰，其中所述法兰与所述外壳(7)连接，

其特征在于，在所述外部的内壳(5)上设置有隔圈(18)，并且在所述隔圈(18)和所述外部的内壳(5)之间设置有第二密封元件(20)，其中所述隔圈(18)与所述外壳(7)连接。

2.如权利要求1所述的涡轮机(1)，其中所述外部的内壳(5)围绕所述内部的内壳(3)设置，并且所述外壳(7)围绕所述外部的内壳(5)设置。

3.如权利要求1或2所述的涡轮机(1)，其中所述阀(10)包括阀壳体(14)，所述阀壳体围绕所述阀扩压器(11)设置，其中所述阀壳体(14)具有法兰。

4.如权利要求3所述的涡轮机(1)，其中在所述阀壳体(14)和所述阀扩压器(11)之间构成第一冷却腔(16)。

5.如权利要求4所述的涡轮机(1)，其中所述第一冷却腔(16)包括冷却腔区域，所述冷却腔区域设置在所述涡轮机(1)外。

6.如权利要求1或2所述的涡轮机(1)，其中所述第一密封元件(12)和所述第二密封元件(20)构成为角形环密封元件。

7.如权利要求3所述的涡轮机(1)，其中所述阀壳体(14)和所述阀扩压器(11)构成为一体的。

8.如权利要求4所述的涡轮机(1)，其中在所述内部的内壳(3)和所述外部的内壳(5)之间构成第一蒸汽腔(6)，其中在所述第一蒸汽腔(6)和所述第一冷却腔(16)之间构成以流体技术的方式的连接。

9.如权利要求1或2所述的涡轮机(1)，其中在所述隔圈(18)和所述阀扩压器(11)之间设置有能够径向和轴向运动的第一密封装置(25)。

10.如权利要求5所述的涡轮机(1)，其中在所述阀壳体(14)内构成冷却介质供给装置和冷却介质排出装置。

11.如权利要求10所述的涡轮机(1)，其中在所述隔圈(18)内设置有管路(26)，并且所述管路构成为，使得在所述第一冷却腔(16)和第二蒸汽腔(8)之间存在以流体技术的方式的连接，其中所述第二蒸汽腔(8)设置在所述外部的内壳(5)和所述外壳(7)之间。