CN104471193A - 用于流体机械的流入区段 - Google Patents

用于流体机械的流入区段 Download PDF

Info

Publication number
CN104471193A
CN104471193A CN201380037173.4A CN201380037173A CN104471193A CN 104471193 A CN104471193 A CN 104471193A CN 201380037173 A CN201380037173 A CN 201380037173A CN 104471193 A CN104471193 A CN 104471193A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid machinery
rotor
hole
housing
steam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380037173.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104471193B (zh
Inventor
英戈·弗尔斯特
克里斯蒂安·米施
乌韦·赞德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN104471193A publication Critical patent/CN104471193A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104471193B publication Critical patent/CN104471193B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D3/00—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid
    • F01D3/02—Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid characterised by having one fluid flow in one axial direction and another fluid flow in the opposite direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
    • F01D9/04—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector
    • F01D9/041—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles forming ring or sector using blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D9/00—Stators
    • F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
    • F01D9/065—Fluid supply or removal conduits traversing the working fluid flow, e.g. for lubrication-, cooling-, or sealing fluids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/30—Application in turbines
    • F05B2220/301—Application in turbines in steam turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明涉及一种流体机械，所述流体机械包括：承载流入区段导向叶片(27)的流入区段(21)和孔(29)，其中穿过所述孔(29)部分质量流(M)到达卸荷空间(30)并且引起冷却。

Description

用于流体机械的流入区段
技术领域
本发明涉及一种流体机械，所述流体机械包括：能围绕旋转轴线转动地安装的转子；设置在转子上的转子叶片；围绕转子设置的壳体；设置在壳体上的导向叶片；在转子和壳体之间构成的流动通道；设置在壳体中并且构成为用于蒸汽的入流的入流部；设置在壳体中的流入区段；设置在流入区段中的流入区段导向叶片。
背景技术
流体机械、例如蒸汽轮机例如使用在能量供给装置中。基本上，这样的流体机械包括能转动地安装的转子和围绕能转动地安装的转子设置的壳体。通常，壳体分成内壳体和围绕内壳体设置的外壳体。这样构成的流体机械的转子包括转子叶片，所述转子叶片设置在设置于内壳体上的导向叶片之间并且形成流动通道，流体介质流过所述流动通道。在流体机械构成为蒸汽轮机的实施方式中，蒸汽是流体介质。
流入到流体机械中的流动介质具有相对高的温度。因此，在蒸汽轮机作为流体机械的实施方式的情况下，蒸汽被加热，使得蒸汽能够具有高于600℃的温度。这样高的温度造成流体机械的大的热负荷。尤其地，流体机械的设置在流体介质的流入区域中的构件受到热负荷。此外，转子同样特别在流体介质流入到流体机械中的部位处尤其受到热负荷。必须适当地选择材料，借此能够运行流体机械。
当然，由此限定转子的使用极限，因为热负荷仅在小于极限值的情况下是允许并且可能的。例如，所使用的材料的决定性的强度特征值在温度过高时不成比例地减小。根据转子的材料所具有的温度，关于在轴内部中的负荷程度或还有在转子的靠近边缘的区域中的最大允许的特别在60Hz应用的情况下能够造成限制的离心力，例如得出最大允许的轴径。通过降低温度实现补救，所述补救能够通过冷却表面进行或者通过冷却轴内部进行，所述冷却或者在材料给定的情况下实现扩宽转子的机械使用极限或者在其他情况下避免更换成更高质量并且更昂贵的材料。
现在的流体机械具有设置在流体机械的入流通道中的流入区段。所述流入区段具有导向叶片环。入流到流体机械中的新鲜蒸汽首先到达所述流入区段的导向叶片。通常，所述流入区段设置在内壳体上。能够借助流入区段实现的物理效应是：新鲜蒸汽具有增大的涡流并且由此引起流入卸荷槽的温度降低效果。由此，实现适度的冷却，所述冷却减少第一涡轮机叶片根部和轴内部的热负荷程度。这样的流入区段也称作对角级(Diagonalstufen)。
发明内容
本发明的目的是，提出一种改进的流体机械。
这通过根据权利要求1所述的流体机械来实现。
在此，主要特征是：构成孔，所述孔设置在流入区段中并且在入流部和设置在流入区段和转子之间的卸荷空间之间建立流体连接。
由此，根据本发明提出：通过设置构成为切向孔的孔，更大程度地降低轴表面上的温度。由此，流体介质在流入区段下方的流动被赋予预设的环周速度。由此，在轴表面上得到期望的冷却效果。通过在温度低于新鲜蒸汽温度的情况下在卸荷槽中润湿轴表面的区域，还得到在第一转子叶片卡爪的下方在轴线的区域中的温度下降。
有利的改进方案在从属权利要求中给出。
因此，在有利的第一改进方案中，孔构成为，使得引导入流蒸汽的一部分穿过孔并且引导入流蒸汽的一部分穿过流入区段导向叶片。
在另一个有利的改进方案中，流入区段具有轮毂侧的环形区段，在所述环形区段中构成有孔。
有利地，沿入流蒸汽的流动方向来看，孔设置在流入区段导向叶片上游。由此，蒸汽的一部分能够直接在流过流入环之前导出。由此，更好的冷却是可能的。
有利地，孔以位于40°和80°之间的角度α相对于穿过旋转轴线的径向方向倾斜。由此，能够得到最佳的冷却效果，因为在流入区段的下方流入的蒸汽的涡流对于尽可能有效的冷却是重要的。
在一个有利的改进方案中，构成六个孔，其中数量由相应的几何形状、热力学和期望的冷却效果的程度影响。
附图说明
根据示意图借助实施例详细地阐述本发明。
附图示出：
图1示出贯穿流体机械的一部分的示意剖视图；
图2示出流入环的局部立体图；以及
图3示出贯穿流入环的剖视图。
具体实施方式
图1示出流体机械的一部分。在图1中示出的流体机械构成为蒸汽轮机1。蒸汽轮机1具有能围绕旋转轴线2转动地安装的转子3。转子3具有不同的直径。在转子表面4上设置有转子叶片5。为了概览性，仅示出一个转子叶片5。转子叶片5具有设置在相应的转子槽7中的转子叶片根部6。直接与转子叶片根部6相邻的转子材料也称为转子叶片卡爪。
围绕转子3设置有内壳体8，所述内壳体基本上并且根据结构形式在水平的接合部的情况下由内壳体上部和内壳体下部构成或者在竖直的接合部的情况下由内壳体左部和内壳体右部构成。围绕内壳体8设置有外壳体9。在内壳体8和外壳体9之间设置有密封元件10。
内壳体8构成为，使得通过未详细示出的蒸汽输送部构成入流部11。通过所述入流部11输送能够具有直至650℃或更高的温度的新鲜蒸汽。此外，内壳体8承载导向叶片12，所述导向叶片经由导向叶片根部13设置在相应的内壳体槽14中。
为了概览性仅示出一个导向叶片12。在内壳体8和转子3之间构成流动通道15，所述流动通道通过导向叶片12和转子叶片5形成。转子3构成为具有推力平衡活塞16，所述推力平衡活塞基本上具有更大的直径。在推力平衡活塞16的表面17和内壳体8之间构成有轴密封件18。沿旋转方向来看，在推力平衡活塞16上游，转子2具有较小的直径，其中在所述部段中设置有第二轴密封件19。
入流部11设为用于蒸汽的入流并且与之相应地构成。内壳体8在所述区域中具有突出部20，在所述突出部上设置有流入区段21。流入区段21基本上构成为环并且装入到内壳体8中。在流入区段21的外直径处，流入区段21配装到槽22中。流入区段21具有轮毂侧的环形区段23，所述环形区段经由第二密封元件24与内壳体8连接。为此，轮毂侧的环形区段23具有密封槽25，第二密封元件24配装到所述密封槽中。此外，内壳体8同样具有槽26，第二密封元件24的另一个端部设置在所述槽中。流入区段21具有与流入区段21一体化地构成的流入区段导向叶片27。转子3构成为具有卸荷槽28，所述卸荷槽的特征基本上在于较小的直径并且具有距流入区段21的一定的径向间距，以便构成卸荷空间30。流入区段21在装入状态下经由密封元件和装入情况来确保入流通道11与卸荷空间30的技术上蒸汽密封的分离。孔29在轮毂侧的环形区段23中设置在流入区段21中。所述孔29建立入流部11和卸荷空间30之间的流体连接，所述卸荷空间在流入区段21和转子3之间构成。
在运行中，质量流(Mges)流动到入流部11中。所述质量流分成穿过孔29并且到达卸荷空间30中的较小的质量流(M1)和流过流入区段导向叶片27并且之后穿过流动通道15的较大的质量流(M2)。在此，Mges＝M1+M1，其中M1<<M2。此外，穿过孔29的质量流M1分成经过第二轴密封件19到达推力平衡活塞前室31中的质量流M11。质量流M1的另一部分作为第二质量流M12沿着轮毂侧的环形区段23到达流动通道15中。
质量流M11+M12具有与Mges的温度相比相对较低的温度进而在卸荷槽28中引起转子表面的冷却。
沿着入流蒸汽的流动方向32来看，孔29设置在流入区段导向叶片27上游。
图2示出流入区段21的局部图。在图2中示出的立体图中，从旋转轴线2开始沿着径向方向向外观察。在示出的立体图中可见多个流入区段导向叶片27。轮毂侧的环形区段23基本上三角形地构成并且具有用于容纳密封元件24的槽25。图2示出流入元件21的立体图，其中观察到轮毂侧的环形区段23的内侧表面33。孔29的出口34在所述内侧的表面33上构成。
图3示出贯穿流入区段21的剖视图。为了概览性，仅一个流入区段导向叶片设有附图标记27。在所选择的实施例中构成六个孔29，所述孔沿切向方向与卸荷空间30以角度α构成。转子3的转动方向逆时针地实现。示例性地，以十二点钟位置中的孔29说明角度α。从旋转轴线2开始沿径向方向示出基准线35。以在40°和80°之间的角度α构成孔29。质量流M1流过所述孔29。由于所产生的涡流，蒸汽得到速度变化进而蒸汽的静态温度关于旋转系统降低，这随后造成转子3的表面相对于质量流Mges的温度的冷却。

Claims (8)

1.一种流体机械，所述流体机械包括：
-能围绕旋转轴线(2)转动地安装的转子(3)；设置在所述转子(3)上的转子叶片(5)；
-围绕所述转子(3)设置的壳体(8，9)；安置在所述壳体(8，9)中的导向叶片(12)；
-在所述转子(3)和所述壳体(8，9)之间构成的流动通道(15)；
-设置在所述壳体(8，9)中并且构成为用于蒸汽的入流的入流部(11)；
-设置在所述壳体(8，9)中的流入区段(21)；
-设置在所述流入区段(21)中的流入区段导向叶片(27)，
其特征在于，
设有孔(29)，所述孔设置在所述流入区段(21)中并且在所述入流部(11)和卸荷空间(30)之间建立流体连接，所述卸荷空间设置在所述流入区段(21)和所述转子(3)之间。
2.根据权利要求2所述的流体机械，
其中所述孔(29)构成为，使得入流蒸汽的一部分被引导穿过所述孔(29)并且所述入流蒸汽的一部分被引导穿过所述流入区段导向叶片(27)。
3.根据权利要求1或2所述的流体机械，
其中所述流入区段(21)具有轮毂侧的环形区段(23)，在所述环形区段中构成有所述孔(29)。
4.根据权利要求1、2或3所述的流体机械，
其中沿所述入流蒸汽的流动方向(32)观察，所述孔(29)设置在所述流入区段导向叶片(27)的上游。
5.根据上述权利要求中任一项所述的流体机械，
其中所述孔(29)以具有在40°至80°之间的数值的角度α相对于穿过所述旋转轴线(2)的径向方向倾斜。
6.根据上述权利要求中任一项所述的流体机械，
其中构成有六个孔(29)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的流体机械，
其中所述壳体构成为内壳体(8)并且围绕所述内壳体(8)设置有外壳体(9)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的流体机械，
所述流体机械构成为蒸汽轮机(1)。
CN201380037173.4A 2012-07-12 2013-07-09 用于流体机械的流入区段 Expired - Fee Related CN104471193B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12176161.3 2012-07-12
EP12176161.3A EP2685051A1 (de) 2012-07-12 2012-07-12 Einströmsegment für eine Strömungsmaschine
PCT/EP2013/064429 WO2014009333A1 (de) 2012-07-12 2013-07-09 Einströmsegment für eine strömungsmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104471193A true CN104471193A (zh) 2015-03-25
CN104471193B CN104471193B (zh) 2016-08-24

Family

ID=48803516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380037173.4A Expired - Fee Related CN104471193B (zh) 2012-07-12 2013-07-09 用于流体机械的流入区段

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20150159486A1 (zh)
EP (2) EP2685051A1 (zh)
JP (1) JP5985748B2 (zh)
KR (1) KR20150036474A (zh)
CN (1) CN104471193B (zh)
IN (1) IN2014DN10499A (zh)
PL (1) PL2859192T3 (zh)
WO (1) WO2014009333A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109209514A (zh) * 2017-06-30 2019-01-15 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 涡轮增压器的轴流式涡轮机的涡轮机流入壳体

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2294983A (en) * 1941-04-29 1942-09-08 Westinghouse Electric & Mfg Co Steam turbine apparatus
US3429557A (en) * 1966-06-30 1969-02-25 Gen Electric Steam turbine rotor cooling arrangement
JPH09125909A (ja) * 1995-10-30 1997-05-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 複合サイクル用蒸気タービン
CN1877102A (zh) * 2006-07-07 2006-12-13 姜伟 叶轮加压转子喷射式燃汽轮机
CN102128054A (zh) * 2010-01-12 2011-07-20 株式会社东芝 汽轮机

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3614255A (en) * 1969-11-13 1971-10-19 Gen Electric Thrust balancing arrangement for steam turbine
US4242041A (en) * 1979-01-15 1980-12-30 Westinghouse Electric Corp. Rotor cooling for double axial flow turbines
JPS59153901A (ja) * 1983-02-21 1984-09-01 Fuji Electric Co Ltd 蒸気タ−ビンロ−タの冷却装置
JPH0734808A (ja) * 1993-07-26 1995-02-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 蒸気タービン
JPH0742508A (ja) * 1993-08-02 1995-02-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 蒸気タービンのロータ冷却装置
JP2004197696A (ja) * 2002-12-20 2004-07-15 Kawasaki Heavy Ind Ltd 旋回ノズルを備えたガスタービン

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2294983A (en) * 1941-04-29 1942-09-08 Westinghouse Electric & Mfg Co Steam turbine apparatus
US3429557A (en) * 1966-06-30 1969-02-25 Gen Electric Steam turbine rotor cooling arrangement
JPH09125909A (ja) * 1995-10-30 1997-05-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 複合サイクル用蒸気タービン
CN1877102A (zh) * 2006-07-07 2006-12-13 姜伟 叶轮加压转子喷射式燃汽轮机
CN102128054A (zh) * 2010-01-12 2011-07-20 株式会社东芝 汽轮机

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109209514A (zh) * 2017-06-30 2019-01-15 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 涡轮增压器的轴流式涡轮机的涡轮机流入壳体

Also Published As

Publication number Publication date
US20150159486A1 (en) 2015-06-11
WO2014009333A1 (de) 2014-01-16
KR20150036474A (ko) 2015-04-07
CN104471193B (zh) 2016-08-24
EP2859192B1 (de) 2016-05-25
JP2015522130A (ja) 2015-08-03
EP2685051A1 (de) 2014-01-15
IN2014DN10499A (zh) 2015-08-21
EP2859192A1 (de) 2015-04-15
JP5985748B2 (ja) 2016-09-06
PL2859192T3 (pl) 2016-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106677903B (zh) 肋板控涡结构、旋转盘腔系统、燃气轮机
CN102575524B (zh) 配备有相对于盘锁定叶片的轴向保持环的涡轮机叶轮
EP2343443A2 (en) Steam turbine
JP2011027109A5 (zh)
US8932007B2 (en) Axial flow gas turbine
JP2013139809A5 (zh)
JP6716220B2 (ja) 遠心圧縮機段
US10006467B2 (en) Assembly for a fluid flow machine
CN101324205B (zh) 涡轮发动机的排气总管
US20150260042A1 (en) Axial Flow Machine
US20160265387A1 (en) Non-linear bumper bearings
CN107002705B (zh) 叶轮及旋转机械
CN104246170A (zh) 带有集成隔热屏的涡轮增压器轴承壳体
CN103362568A (zh) 带有椭圆间隙的刷式密封系统
EP2354449A2 (en) Method and apparatus for double flow turbine first stage cooling
CN105201909A (zh) 一种压气机及其向心引气减涡器
US9822792B2 (en) Assembly for a fluid flow machine
CN104053865A (zh) 用于涡轮发动机的轴承支架
JP6110035B2 (ja) 熱ターボ機械のロータ
CN203261154U (zh) 一种超高速永磁同步电动机的转子结构
CN105378225A (zh) 用于热涡轮机的转子
JP2015129512A (ja) 蒸気タービン及びその組立方法
CN104471193A (zh) 用于流体机械的流入区段
US9982566B2 (en) Turbomachine, sealing segment, and guide vane segment
CA2893237A1 (en) Compressor rotor with anti-vortex fins

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160824

Termination date: 20210709