CN1880732B - 汽轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别是用于发电厂设备的汽轮机(1)，它包括外缸(2)、设置在外缸(2)中的内缸(3)和多个导向叶片组(4)。为了减少内缸(3)中的泄漏流，设有叶片座环(5)，它设置在内缸(3)中并且至少一个导向叶片组(4)安置在所述叶片座环里。

Description

汽轮机
技术领域
本发明涉及特别是用于发电厂设备的汽轮机。
背景技术
汽轮机通常具有外缸以及设置在外缸内的内缸。在内缸中，沿轴向依次设有多个导向叶片组，它们各自由在周向上并排设置的多个导向叶片构成。
对汽轮机的高效率具有重要意义的是，避免在叶片尖上环绕导向叶片的泄漏流。叶片尖区域的有效密封通常由于内缸在汽轮机工作时不对称变形而变得困难。内缸变形的原因在于高压以及高热负荷。特别是，在内缸由沿中央面通过外侧的侧面法兰相互固定的两个内缸部分组成的情况下，出现了内缸的不对称变形。在法兰区域内，内缸必然具有不同于法兰之间的弯曲特性。内缸本来呈圆形的横截面由于在工作中出现的压力负荷会变成椭圆形或者卵形，或者法兰区域内的收缩会导致叶片尖上的径向间隙局部增大。与之相应地，在那里会出现不希望的泄漏。使用由两部分构成的内缸是为了便于汽轮机的装卸。
为了减小内缸的不对称变形，所述两个内缸部分原则上不必借助侧突出的、用螺栓相互连接的法兰来固定，而是通过夹紧环彼此固定，它们从外面锁紧叠置在一起的内缸部分。但为此所需的成本相当高。特别是锁紧环以后的拆除变得非常困难。
发明内容
在这里，本发明希望设法解决这一问题。具有权利要求所述特征的本发明的目的在于，为开头所述类型的汽轮机提供一种得到改进的实施方式，其特点尤其在于减少了泄漏。
依据本发明，上述目的通过独立权利要求的主题得以实现。有利的实施方式是从属权利要求的主题。
本发明基于以下总体设想，即至少几个导向叶片组安置在一个叶片座环中，该叶片座环本身安置在内缸中。叶片座环可以相当简单地相对内缸被有效密封。此外，如果叶片座环具有不是全部而是仅几个导向叶片组的话，它不承受汽轮机的全部压力负荷。与此相应地，在叶片座环上出现的力比较小。出现的力越小，叶片座环就能越简单地实现对称变形。而对称变形不导致或者仅导致微小的泄漏流。在依据本发明的汽轮机中，内缸与出现在设置于叶片座环内的导向叶片组区域内的变形力无关联。就此而言，就已经减小了内缸的变形。在叶片座环的区域内，内缸主要用于轴向承受作用于叶片座环的导向叶片组的轴向力。在周向上作用于叶片座环的力矩也可以由内缸承受。
叶片座环最好在轴向定位件处轴向定位在内缸上，而它此外可相对于内缸轴向自由移动。按照这种方式，叶片座环的运动与内缸没有关联，但可以承受由安置在叶片座环内的导向叶片作用于叶片座环的轴向力。
这样一个改进方案是特别有利的，在这里，轴向定位件还被构造成密封的形式，它防止或者至少阻止叶片座环的环流。为此，叶片座环与内缸之间的定位结构具有完全成环形环绕的接触区，它特别是允许叶片座环与内缸之间的径向运动。按照这种方式，可以结构简单并且廉价地实现内缸与叶片座环之间的特别有效的密封。
本发明汽轮机的其它主要特征和优点来自从属权利要求、附图和结合附图的相应附图说明。
附图说明
附图示出了本发明的优选实施例并且以下将进行详细说明，其中，相同的附图标记涉及相同的或者相似的或者功能相同的部件。其中：
图1示出依据本发明汽轮机的透视图；
图2示出图1汽轮机的俯视图；
图3示出图2的放大局部III；
图4示出与图2和图3中剖面线IV相应的横截面；
图5示出图4的放大局部V；
图6示出与图2中剖面线VI相应的纵剖面；
图7示出图6的放大局部VII；
图8示出与图7中剖面线VIII相应的纵剖面。
具体实施方式
根据图1，本发明的汽轮机1最好在发电厂设备中优选作为中压透平或者高压透平来使用，其包括外缸2，在外缸内设有内缸3。此外，汽轮机1包括大量导向叶片组，但在这里没有示出。
不过，示出了导叶座4，在该导叶座中，可以单独或成组地装入导向叶片或者导叶持环。因此，未示出的导向叶片组在这里由导叶座代表并且以下也用标记4来表示。多个导向叶片组4依次沿汽轮机1的轴向布置。一些导向叶片在各自的导向叶片组4中沿周向并排布置。
此外，汽轮机1通常具有携带相应数量的动叶片组的未示出的转子。
本发明的汽轮机1的特征是，它具有至少一个叶片座环5，其上承载有几个动叶片组4。此时，叶片座环5设置在内缸3中，配属于叶片座环5的动叶片组4设置在叶片座环5内。
根据图1和图2，叶片座环5只用一个轴向定位件6沿轴向定位在内缸3上。此外，也就是在定位件6之外，叶片座环5在轴向上相对内缸3是松动的或者可自由移动。在这里，定位件6布置在叶片座环5的入流端头附近。在所示的优选实施方式中，定位件6通过凸缘7构成，该凸缘沿径向向外突出于叶片座环5之外并且呈环形延伸在其上面。此外，凸缘7沿轴向支承在形成于内缸3上的支承面8上。在这里，支承面8通过形成于内缸3中的环形槽9构成，凸缘7径向嵌入该环形槽内。凸缘7和支承面8适当地如此构成，即定位件6还能起到密封的作用。于是，支承面8就是以下也用标记8表示的密封面。这例如通过凸缘7与支承面或密封面8之间沿周向封闭环绕的接触区来实现，支承面或者密封面还适当地在与汽轮机1的纵轴线垂直的平面上延伸。通过定位件6或通过形成在定位件6上的轴向密封，防止或者阻止叶片座环5的环流。
在所示的实施例中，汽轮机1以双流汽轮机1的形式构成，其中每流10就是一个透平，它们通过共用的转子相互连接。两个透平或者流10在这里是不对称构成的。特别是，两个透平或者流10中的一个具有叶片座环5。在其它的实施方式中，原则上每个流10或者透平均可以具有叶片座环5。在另一实施方式中，汽轮机1也可以单流汽轮机1的形式构成。
在所示的实施方式中，在各流10或者透平内，几个且特别是大量的导向叶片组4设置在叶片座环5上，而所有其它的导向叶片组4设置在内缸3上。在此要注意的是，在流10的内部，第一导向叶片组4设置在叶片座环5上，而最后的导向叶片组4设置在内缸3上。在此方面，第一导向叶片组4与居中设置在两个流10之间的进汽室11相邻，而最后的导向叶片组与大致处于内缸3和外缸2之间的排汽室12相邻。在这里，进汽室11构成各流10的透平的进汽口，排汽室12构成透平的排汽口。
汽轮机1或各流10的透平在对应的进汽口或进汽室11与对应的排汽口或排汽室12之间具有抽汽压力室13。抽汽压力室13连接在至少一个抽汽管路14上，利用其汽轮机1或各流10的透平可以排出废汽。根据抽汽压力室13所连接的透平级，废汽具有相应的压力水平和/或相应的温度水平。在图1、图2和图6所示的左侧流10中，抽汽压力室13大致设置在透平级的后三分之一处，就是说，抽汽压力室13与设置在三分之一处内的透平级连通。而当时在右侧示出的流10与之不同的是，抽汽压力室13基本设置在透平级的中心，就是说，抽汽压力室13连接在基本处于透平级中心的透平级上。此外，各抽汽压力室13与各自对应的透平级通过设置在两个导向叶片组4之间的抽汽间隙15连通。
在具有叶片座环5的透平或流10中，沿逆流方向与抽汽间隙15相邻的导向叶片组4由叶片座环5的最后的导向叶片组4构成。与此不同的是，沿顺流方向与抽汽间隙15相邻的导向叶片组4已经安置在内缸3上。特别是，它是内缸3的第一导向叶片组4。
这种实施方式此时是特别有意义的，因为按照这种方式，在叶片座环5内没有出现全部的，而是出现大部分的形成于透平或流10的进汽室11与排汽室12之间的压差。由叶片座环5吸收的压力因此小于整体出现的压力，结果，叶片座环5可以相应地选取小尺寸。出于这一原因，尤其是可以为叶片座环5选择表现出几乎对称的变形特性的结构。
特别是如图1所示，叶片座环5优选由两部分构成，即叶片座环5由两个半叶片座环16、17组成。半叶片座环16、17在此沿轴向的中央面相互固定。该中央面在图2中对应于图面。为了能够将两个半叶片座环16、17相互固定，在每个半叶片座环16、17的每一侧面上构成外露的并通过螺栓20相互连接的侧面法兰18、19。因为叶片座环5的预计的压力负荷比较小，所以法兰18、19可以相当紧凑地构成，结果它们在径向上仅略微凸出于半叶片座环16、17外。特别是法兰18、19可以由此这样构成，即叶片座环5能产生就圆周来说基本对称的变形特性。对称变形就叶片尖上的小间隙来说具有优点。
内缸3最好也由沿轴向的中央面彼此固定的两个内缸部分21组成。为此，最好也具有这里没有详细示出的、外露的侧面法兰，可以使两个内缸部分21螺栓连接。适当的是，外缸2也由两个外缸部分22组成，它们按照相应的方式通过外露的侧面法兰相互螺栓连接，所述外缸部分22也彼此处于轴向的中央面上。内缸部分21或外缸部分22的中央面也位于图2的图面上，因此与半叶片座环16、17的中央面重合。采用外缸部分22和内缸部分21和半叶片座环16、17的这种两部分结构便于汽轮机1的装卸。
正如例如从图3、图5和图7的放大图可特别清楚看到的那样，叶片座环5适当地以一个径向间隙23设置在内缸3里。由此一来，就径向力传递来说，实现了叶片座环5相对内缸3脱开。因此，特别是叶片座环5的变形不会自动导致内缸3的变形。
根据图2至图5，叶片座环5在定位件6的附近通过至少一个轴向的垂直支承部24支承在内缸3上。最好具有两个这样的垂直支承部24，其镜面对称地设置在彼此远离的侧面上。两个垂直支承部24在这里这样构成，即其可以在叶片座环5与内缸3之间沿轴向相对运动。为此，垂直支承部24处于滑动轴承面上，该平面与同时构成叶片座环5以及特别是两个缸2、3的分界面的那个中央面平行延伸。正如从图2和图4和特别是从图3和图5中清楚地看到的那样，每个垂直支承部24包括一个径向突出于叶片座环5外的支架25。在这里，各支架25直接或者间接与在内缸3上构成的支承台阶26共同作用。适当的是，支架25在这里通过滑动板27位于对应的支承台阶26上。在安装状态下，所述支承在重力方向上进行。适当的是，各支架25形成于在安装状态下靠下的叶片座环17上，但最好是在其法兰19上构成。相应地，支承台阶26也形成于在安装状态下靠下的内缸部分21上。为了构成支承台阶26，在内缸3内加工出空隙，它的下边界由支承台阶26界定，上边界由导向台阶28界定。导向台阶28因此与支承台阶26平行延伸。支架25也支承在导向台阶28上，最好也通过滑动板29来支承。此外，导向台阶28形成在在安装状态下靠上的内缸部分21上。垂直支承部24的各部分之间的接触区适当地沿轴向直线延伸，并且最好是在轴向平面上，该轴向平面与半叶片座环16、17或内缸部分21的分界面或中央面平行延伸。
滑动板27、29这样构成，即其形成特别小的摩擦系数。通过滑动板27、29，叶片座环5可以沿轴向或者沿轴向的横向或者说垂直于重力方向移动地支承在支承台阶26以及导向台阶28上。此外，垂直支承部24承受叶片座环5的大部分重力。此外，垂直支承部24可以因为叶片座环5在圆周上的固定而将力矩传给内缸3，接着在汽轮机1工作中通过导向叶片传入叶片座环5内。
根据图6至图8，叶片座环5在远离定位件6并与垂直支承部24间隔的一个轴向段区域内利用至少一个轴向导向件30支承在内缸3上，确切的说是在周向上。轴向导向件30在这里这样构成，即其将叶片座环5沿周向定位在内缸3上，但同时可以在叶片座环5与内缸3之间在轴向上并最好也在径向上相对运动。在这里，这可以利用导向体31做到，该导向体一方面固定设置在内缸3上，另一方面径向嵌入在叶片座环5上构成的轴向槽32内。轴向槽32具有两个相对的轴向延伸的壁，导向体31沿周向支承在壁上。叶片座环5通过轴向槽32和导向体31抗扭转地定位在内缸3上，不过此外在轴向上以及在径向上可相对内缸3自由运动。特别是，叶片座环5在轴向导向件30的区域内绝没有轴向或者径向支承在内缸3上。
导向体31相对内缸3来说是一个单独的部件。导向体31被装入在内缸3上构成的导向体座33内。原则上，导向体31可以固定安装在导向体座33上，但转动支承也是可行的。内缸3在轴向导向件30的区域内具有凸起部34，它朝着叶片座环5的方向突出于内缸3的相邻区域之外。在此所示的导向体31位于在安装状态下靠下的那个内缸部分21上。与此相应的，轴向槽32也形成在在安装状态下靠下的半叶片座环17上。这里详细介绍的轴向导向件30此时处于法兰18、19之间的中心或垂直支承部24之间的中心。虽然在这里仅示出唯一一个轴向支承件30，但原则上可以在周向上散布多个这种轴向导向件30。
因此，叶片座环5如此设置在内缸3上，即两个垂直支承部24承受全部重力以及力矩，与此同时允许在水平面内的相对运动，和/或轴向导向件30承受力矩，与此同时允许在轴向垂直面内的相对运动，和/或叶片座环5除了定位件6、垂直支承部24和轴向导向件30之外无接触地安置在内缸3中。
附图标记
1  汽轮机                                 18 法兰
2  外缸                                   19 法兰
3  内缸                                   20 螺栓
4  导向叶片座/导向叶片组                  21 内缸部分
5  叶片座环                               22 外缸部分
6  轴向定位件                             23 径向间隙
7  凸缘                                   24 垂直支承部
8  支承面/密封面                          25 支架
9  环形槽                                 26 支承台阶
10 流/透平                                27 滑动板
11 进汽室                                 28 导向台阶
12 排汽室                                 29 滑动板
13 抽汽压力室                             30 轴向导向件
14 抽汽管路                               31 导向体
15 抽汽间隙                               32 轴向槽
16 半叶片座环                             33 导向体座
17 半叶片座环                             34 凸起部

Claims (23)

1.用于发电厂设备的汽轮机，具有：
外缸(2)，
设置在外缸(2)中的内缸(3)，
多个导向叶片组(4)，
至少一个叶片座环(5)，所述至少一个叶片座环(5)
-通过至少一个垂直支承部(24)支承在该内缸(3)内，并且
-在轴向定位件(6)处轴向定位在所述内缸(3)上，并且
-此外可相对所述内缸(3)沿轴向自由移动，并且
-以径向间隙(23)设置在所述内缸(3)内，并且
在所述至少一个叶片座环(5)上设置导向叶片组(4)中的至少一个并且所述至少一个叶片座环(5)设置在所述内缸(3)上。
2.按权利要求1所述的汽轮机，其特征在于，
轴向定位件(6)由径向突出的环形环绕的凸缘(7)构成，所述凸缘轴向支承在支承面(8)上，和
凸缘(7)突出于所述叶片座环(5)外，和
支承面(8)形成在所述内缸(3)上，和
支承面(8)由环形台阶或者通过环形槽(9)构成，和
轴向定位件(6)还以密封件的形式来构造，它防止或者阻止所述叶片座环(5)的环流。
3.按权利要求1或2所述的汽轮机，其特征在于，
其中所述导向叶片组(4)中的至少一个设置在所述叶片座环(5)上，其余的所述导向叶片组(4)设置在所述内缸(3)上。
4.按权利要求3所述的汽轮机，其特征在于，
所述汽轮机(1)的第一导向叶片组(4)设置在所述叶片座环(5)上，和
所述汽轮机(1)的最后导向叶片组(4)设置在所述内缸(3)上。
5.按权利要求1或2所述的汽轮机，其特征在于，所述汽轮机(1)在进汽口与排汽口之间具有抽汽压力室(13)，所述抽汽压力室与至少一个可排出所述汽轮机(1)的废气的抽汽管路(14)连接，所述抽汽压力室(13)与设置在两个导向叶片组(4)之间的抽汽间隙(15)连通，沿逆流方向与所述抽汽间隙(15)相邻的导向叶片组(4)是所述叶片座环(5)上的最后的导向叶片组(4)，沿顺流方向与所述抽汽间隙(15)相邻的导向叶片组(4)设置在所述内缸(3)上。
6.按权利要求1或2所述的汽轮机，其特征在于，所述汽轮机(1)作为单流汽轮机(1)构成，或者所述汽轮机(1)作为双流汽轮机(1)构成并且至少在一个流(10)内具有一个这样的叶片座环(5)。
7.按权利要求1或2所述的汽轮机，其特征在于，
所述叶片座环(5)由沿轴向的中央面彼此固定的两个半叶片座环(16、17)组成，和
两个半叶片座环(16、17)通过外露的侧面法兰(18、19)相互螺栓连接，和
所述内缸(3)由沿轴向的中央面彼此固定的两个内缸部分(21)组成，和
两个内缸部分(21)通过外露的侧面法兰相互螺栓连接。
8.按权利要求1所述的汽轮机，其特征在于，
垂直支承部(24)具有沿径向突出于所述叶片座环(5)外的支架(25)，该支架支承在所述内缸(3)的支承台阶(26)上。
9.按权利要求1或2所述的汽轮机，其特征在于，
所述叶片座环(5)通过至少一个轴向导向件(30)沿周向支承在该内缸(3)上。
10.按权利要求9所述的汽轮机，其特征在于，
支架(25)形成在所述叶片座环(5)的靠外的侧面法兰(19)上。
11.按权利要求10所述的汽轮机，其特征在于，
支架(25)通过滑动板(27)处于支承台阶(26)上。
12.按权利要求11所述的汽轮机，其特征在于，
支架(25)形成在在安装状态下靠下的所述半叶片座环(17)上。
13.按权利要求11所述的汽轮机，其特征在于，
支承台阶(26)形成在在安装状态下靠下的内缸部分(21)上。
14.按权利要求11所述的汽轮机，其特征在于，
支架(25)相对支承台阶(26)支承在所述内缸(3)的导向台阶(28)上。
15.按权利要求14所述的汽轮机，其特征在于，
支架(25)通过滑动板(29)处于导向台阶(28)上。
16.按权利要求14所述的汽轮机，其特征在于，
导向台阶(28)形成在在安装状态下靠上的内缸部分(21)上。
17.按权利要求16所述的汽轮机，其特征在于，
在支架(25)与支承台阶(26)之间或者在支架(25)与滑动板(27)之间或者在滑动板(27)与支承台阶(26)之间或者在支架(25)与导向台阶(28)之间或者在支架(25)与滑动板(29)之间或者在导向台阶(28)与滑动板(29)之间构成的接触区沿轴向直线延伸。
18.按权利要求9所述的汽轮机，其特征在于，
所述轴向导向件(30)将所述叶片座环(5)沿周向支承在该内缸(3)上。
19.按权利要求9所述的汽轮机，其特征在于，
轴向导向件(30)在轴向上和/或径向上允许所述叶片座环(5)与所述内缸(3)之间的相对运动。
20.按权利要求9所述的汽轮机，其特征在于，
轴向导向件(30)具有导向体(31)，它设置在所述内缸(3)上并嵌入在所述叶片座环(5)上构成的轴向槽(32)内。
21.按权利要求20所述的汽轮机，其特征在于，
导向体(31)相对所述内缸(3)是一个单独的部件并且被装入在所述内缸(3)上构成的导向体座(33)内。
22.按权利要求20所述的汽轮机，其特征在于，
导向体(31)设置在在安装状态下靠下的内缸部分(3)上。
23.按权利要求20所述的汽轮机，其特征在于，
轴向槽(32)居中形成在一个在安装状态下靠下的半叶片座环(17)上。
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