CN107075962B - 用于单轴装置的入流轮廓部 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸汽轮机，所述蒸汽轮机具有入流环形通道(3)，所述入流环形通道与入流接管(9)流体连接，其中入流接管(9)构成为，使得引入的流首先变慢，随后加速并且同时转向。

Description

用于单轴装置的入流轮廓部

技术领域

本发明涉及一种流体机械，所述流体机械包括：可围绕旋转轴线转动地安装的转子；围绕转子设置的壳体和在转子和壳体之间形成的流动通道，所述流体机械还包括：入流区域，所述入流区域具有入流接管并且通入到入流环形通道中，其中入流环形通道基本上具有环形通道横截面并且与流动通道流体连接，其中入流环形通道围绕旋转轴线构成，其中入流接管具有入流横截面，在运行中流动介质沿流动方向流过所述入流横截面。

本发明还涉及一种用于将入流接管连接到入流环形通道上的方法。

背景技术

蒸汽轮机基本上包括可围绕旋转轴线转动地安装的转子，所述转子包括转子叶片以及构成有导向叶片的壳体，其中在转子和壳体之间形成流动通道，所述流动通道包括导向叶片和转子叶片。蒸汽的热能转换为转子的机械能。已知不同的部分涡轮机，所述部分涡轮机例如分为高压、中压和/或低压部分涡轮机。在本领域中，没有统一地限定部分涡轮机到高压、中压和低压部分的划分。无论如何，划分强制性地与流入的和流出的蒸汽的压力和温度相关。

此外，已知在共同的外壳体中设置有高压部分和中压部分的实施方式。这种实施方式需要两个入流区域，所述入流区域紧密地并排地设置。在此，在转子动力学方面必要的是：高压和中压入流机构紧密地彼此贴靠，因为轴向空间是有限的。此外，当高压和中压入流区域紧密地并排地设置时成本更低。

还已知的是，将蒸汽经由阀输送给流动通道。在此，蒸汽流过快速关闭阀和调节阀，并且随后流入到入流区域中并且从那里流入环形通道。环形通道基本上围绕旋转轴线旋转对称地构成。在环形通道中的蒸汽的速度应尽可能均匀且小。在双阀装置中，也就是说蒸汽流过两个阀进而经过两个入流区域流入到入流通道时，在环形通道中的流动状况与在单阀装置中的流动状况不同。在单阀装置中，蒸汽仅经过一个入流区域流入到环形通道中。在单阀装置中，环形通道的横截面通常大于在双阀装置中的环形通道的横截面。这基本上会发生，由此流动速度保持在低水平上。

沿径向方向增大环形通道是可行的，然而这提高了在内壳体中由内压引起的应力。另一方面，壁厚度的提高会造成应力减小，这又会造成由温度引起的应力提高。这两个实施方案需要被优化。

发明内容

本发明的目的是：提出一种入流区域，其造成改善的流动状况。

所述目的通过一种蒸汽轮机实现，所述蒸汽轮机包括：能围绕旋转轴线转动地安装的转子、围绕转子设置的壳体和在转子和壳体之间形成的流动通道，所述蒸汽轮机还包括入流区域，所述入流区域具有入流接管并且通入到入流环形通道中，其中入流环形通道基本上具有环形通道横截面并且与流动通道流体连接，其中入流环形通道围绕旋转轴线构成，其中入流接管具有入流横截面，在运行中流动介质沿流动方向流过所述入流横截面，其中所述横截面沿流动方向增大至最大横截面，随后减小至环形通道横截面。

因此，借助于本发明遵循如下方式：在入流区域中改变流动速度，这通过入流区域的几何形状变化实现。在此，基本上，调整在入流接管和环形通道之间的横截面连接，其中将横截面放大超过环形通道横截面并且在流动变慢之后实现重新加速，然而是沿另一方向的加速。

在下文中说明有利的改进方案。因此，在一个有利的改进方案中，最大横截面A2和入流横截面A1之间的比如下式：

1.1＜A2/A1＜1.7。

通过优化试验和流动模型能够得出：前述关系造成最优的流动。

此外，在一个有利的改进方案中示出下述关系：

0.7＜A3/A1＜1.0，

其中A3是环形通道横截面。

在此，也通过模型和计算得出具有前述值的最优的流入。

本发明的上文所描述的特性、特征和优点以及实现这些的方式和方法结合实施例的下面的描述变得更清楚且更易于理解，结合附图详细描述本发明。

下面，根据附图描述本发明的实施例。所述附图没有按比例示出实施例，更确切地说附图仅为了阐释而以示意的和/或略微失真的方式示出。对于在附图中直接可得知的教导的补充参照相关现有技术。

附图说明

附图示出：

图1示出入流区域的示意横截面视图；

图2示出图1中的剖面B-B；

图3示出图1中的剖面A-A；

图4示出在替选的实施方式中的图1中的剖面A-A；

图5示出在替选的实施方式中的图1中的剖面A-A；

图6示出根据现有技术的流动状况的示意图；

图7示出根据本发明的流动状况的示意图。

具体实施方式

图1示出蒸汽轮机的入流区域1的横截面视图。蒸汽轮机在图1中没有详细地示出。基本上，蒸汽轮机包括可转动地安装的转子，所述转子可围绕旋转轴线2转动地安装。围绕转子设置有壳体，例如内壳体。

围绕内壳体能够设置有另一壳体，例如外壳体。在转子和壳体之间构成有流动通道(未示出)。转子在其表面上包括多个转子叶片。内壳体在其内表面上具有多个导向叶片。因此，流动通道由导向叶片和转子叶片形成，其中在运行中将蒸汽的热能转换为转子的旋转能。现在图1示出蒸汽轮机的入流区域，其中流动通道沿旋转轴线方向定向。入流区域1包括入流环形通道3。所述入流环形通道基本上关于旋转轴线2旋转对称地构成并且具有外部的限界部4。所述外部的限界部4至少从6点钟位置5起直至3点钟位置7旋转对称地构成。也就是说，壳体半径8从6点钟位置6至3点钟位置7是恒定的。

入流区域还具有入流接管9。入流接管9基本上是管状的连接部，所述连接部将未示出的蒸汽管路与入流环形通道3连接。入流接管9具有特有的几何形状。现在更详细地描述所述形状。起始轮廓部10形成与管状的蒸汽管路的接口(未示出)。因此，起始轮廓部10的横截面能够是圆形的。然而，其他几何形状的管状的轮廓部也是可能的。所述起始轮廓部10包括下部的接管限界部11，所述下部的接管限界部构成为，使得其在6点钟位置5中连接。也就是说，下部的接管限界部11相对于旋转轴线2切向于外部的限界部4定向。在此，下部的接管限界部11完全能够设置为，使得在起始轮廓10附近所述下部的接管限界部设置在6点钟位置5处外部的限界部4下方。因此，在起始轮廓部10处的下部的接管限界部11与在6点钟位置5中的外部的限界部4相比低高度距离12。

入流接管9还包括上部的接管限界部13。上部的接管限界部13从起始轮廓部10开始并且形成向上至3点钟位置7的半圆形的弧形。在3点钟位置7处，上部的接管限界部13切向于外部的限界部4连接。因此，入流接管9通入到入流环形通道3中。入流环形通道3基本上具有环形通道横截面A3(未详细示出)并且与流动通道(未示出)流体连接。出于清晰的原因，在图1中示出在9点钟位置14中，在12点钟位置15中和在3点钟位置7中的环形通道横截面A3。

在起始轮廓部10中，入流接管9具有入流横截面A1。入流横截面A1能够是圆形的或也能够具有椭圆形状。在运行中，流动介质，尤其蒸汽，沿流动方向16穿过蒸汽轮机流入到入流环形通道3中。蒸汽到入流环形通道中的流动是复杂的并且随后在图6和图7中详细描述。为了理解图1中示出的轮廓部，清楚起见，通过流线17示出流动。流线17应基本上示出流动介质在入流环形通道中的运动。因此，流动在起始轮廓部10处开始并且沿起始方向大约在5点钟位置18中偏转。沿着流线17，入流横截面A1具有特定的值，并且增大至最大横截面A2。最大横截面在图1中由一条线表示，其中所述线也示出剖面A-A，所述剖面在图3、4和5中详细描述。因此，根据本发明，横截面沿流动方向16缩小为入流横截面A1并且随后减小至环形通道横截面A3。这造成：流动变慢并且重新加速，然而沿另一方向加速。换言之：流动速度在横截面入口到进入到环形通道的进入部中变慢随后再加速，其中速度的沿切向方向的部分转换为沿径向方向的速度分量。所述径向的流动速度分量阻挡环绕的切向流的路径进而将蒸汽轴向压入到流动通道中。由此使入流损耗最小化。

在此适用：

1.1＜A2/A1＜1.7并且0.7＜A3/A1＜1.0

图2示出沿着图1中的线II-II的剖面图。在此，线19示出入流横截面A1而线20、21和22示出三个不同的实施方式，所述实施方式如下描述。线20表示比例为A2/A1＝1时的轮廓部。线21表示比例为A2/A1＝1.25时的轮廓部。线22表示比例为A2/A1＝1.55时的轮廓部。

图3示出沿着图1中的线A-A的剖面。图4和5示出对于不同比例的情况的其他的沿着图1中的剖切线A-A的横截面。这样，图3示出比例A2/A1＝1.55。图4示出比例A2/A1＝1.25以及图5示出比例A2/A1＝1。

图6示出在具有损耗的流动的情况下在入流区域1中的流动状况的示意图。在局部23中示出入流区域1的入流接管的立体图。在此，图6示出一个实施方式，其中横截面不沿流动方向增大。在图6中还示出：在入流区域中的流动具有在临界范围24中的大的周向分量。相反，图7示出入流接管9的根据本发明的实施方式。另一部段24示出入流区域1的入流接管9的立体图。能看到的是，在起始轮廓部10处，那里的横截面A1沿流动方向增大至最大横截面A2并且随后减小至恒定的环形通道横截面A3。在图1中示出的实施方式示出单阀装置。出于清晰原因，示出可能的第二阀引导装置25的轮廓部。

尽管本发明的细节通过优选的实施例详细说明和描述，但是本发明不受公开的实例限制，并且本领域技术人员能够从中推导出其他变型方式，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种蒸汽轮机，包括：

能围绕旋转轴线(2)转动地安装的转子、围绕所述转子设置的壳体和在所述转子和所述壳体之间形成的流动通道，

所述蒸汽轮机还包括入流区域(1)，所述入流区域具有入流接管(9)并且通入到入流环形通道(3)中，

其中所述入流环形通道(3)基本上具有环形通道横截面A3并且与所述流动通道流体连接，

其中所述入流环形通道(3)围绕所述旋转轴线(2)构成，

其中所述入流接管(9)具有入流横截面A1，在运行中流动介质沿流动方向流过所述入流横截面，

其中所述入流横截面(11)沿流动方向增大至最大横截面A2，随后减小至所述环形通道横截面A3,

其中适用：

1.1＜A2/A1＜1.7。

2.根据权利要求1所述的蒸汽轮机，

其中所述入流环形通道(3)围绕所述旋转轴线(2)基本上旋转对称地构成。

3.根据权利要求1或2所述的蒸汽轮机，

其中所述流动方向(16)在所述入流接管(9)的区域中基本上切向于所述入流环形通道(3)构成。

4.根据权利要求1或2所述的蒸汽轮机，

其中适用：

0.7＜A3/A1＜1.0。

5.一种用于优化在蒸汽轮机的入流区域(1)中的流动状况的方法，

其中所述蒸汽轮机包括：能围绕旋转轴线(2)转动地安装的转子，围绕所述转子设置的壳体，所述转子和所述壳体形成流动通道，

所述蒸汽轮机还包括入流区域(1)，所述入流区域具有唯一的入流接管(9)并且通入到入流环形通道(3)中，

其中所述入流环形通道(3)基本上具有环形通道横截面A3并且与所述流动通道流体连接，

其中所述入流接管(9)具有入流横截面A1，在运行中流动介质沿流动方向流过所述入流横截面，

其中将所述入流横截面A1沿流动方向增大至最大横截面A2，并且随后缩小至所述环形通道横截面A3,

其中适用：

1.1＜A2/A1＜1.7。