CN204984506U - 具有模块化插入件的蒸汽涡轮 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及具有模块化插入件(20,22,24)的蒸汽涡轮，该模块化插入件可拆卸地插入内壳(14)中。该模块化插入件包括密封件载体模块化插入件(20)、入口螺旋插入件(22)，密封件载体模块化插入件(20)朝向蒸汽涡轮(10)的第一端定位，用于承载位于内壳(14)和转子(16)之间的密封件，其为圆柱形的并可拆卸地插入内壳(14)中，入口螺旋插入件(22)邻近密封件载体模块化插入件(20)并可拆卸地插入内壳(14)中，用于将蒸汽引入蒸汽膨胀流通路中以便使蒸汽进给周向地分布到蒸汽涡轮中；以及邻近入口螺旋插入件(22)的叶片载体模块化插入件(24)，其也为圆柱形的并可拆卸地插入内壳(14)中，用于保持固定叶片。

Description

具有模块化插入件的蒸汽涡轮
技术领域
本公开大体上涉及蒸汽涡轮，并且更具体地涉及蒸汽涡轮内壳布置。
背景技术
壳体变形是蒸汽涡轮的公知问题，其随着操作循环而增加。变形的最常见原因是稳态热压力和瞬时热压力。具体而言，由于内壳更薄的横截面和更高的壳壁温差，内壳比外壳更容易变形。这些变形不仅可导致拆卸和再组装问题，而且还导致造成降低效率和功率输出的蒸汽泄漏和磨损。
另一个问题是由于瞬时热应力超出壳体材料的屈服点在蒸汽入口区域处的开裂。造成的开裂可位于蒸汽室、阀体、喷嘴腔、密封壳、隔膜配合和螺栓孔的内表面上。虽然计算机建模和使用高级合金可降低开裂的可能性，但裂纹依然可在任何单元中产生，尤其是那些经历大量的停止/启动循环的单元。
实用新型内容
公开了一种蒸汽涡轮布置。此公开旨在提供对由于高温度梯度出现在蒸汽涡轮入口周围的区域中的导致涡轮寿命降低的裂纹扩展的解决方案。
本公开基于提供三个模块化插入件的总体概念，这些模块化插入件容许薄截面的柔性入口螺旋。模块化设计的实现容许降低热梯度并且有可能更换损坏的内部构件，从而增加蒸汽涡轮模块的寿命。
在一个方面，蒸汽涡轮布置包括限定蒸汽涡轮的外部界限的外壳，以及由外壳包封的内壳。它们构造和布置为形成蒸汽膨胀路径，通过位于内壳中的涡轮级以及同心于内壳和外壳且至少部分地容纳在内壳和外壳内的转子在该蒸汽膨胀路径中产生功。蒸汽涡轮还包括密封件载体模块化插入件、入口螺旋插入件和叶片载体模块化插入件。密封件载体模块化插入件轴向地面对蒸汽涡轮的蒸汽膨胀流通路定位并且构造成承载位于内壳和转子之间的密封件。此外，密封件载体模块化插入件为圆柱形的并可拆卸地插入内壳中。入口螺旋插入件邻近密封件载体模块化插入件定位并且可拆卸地插入内壳中，并且还构造成将蒸汽引进蒸汽膨胀流通路中以便使蒸汽周向地分布到蒸汽涡轮膨胀流通路中。叶片载体模块化插入件邻近入口螺旋插入件定位，其为圆柱形的并且可拆卸地插入内壳中，并构造成保持固定叶片。
在一个方面，内壳和密封件载体模块化插入件互补地包括构造成防止密封件载体模块在内壳内旋转的第一槽口和第一栓。
在一个方面，内壳和入口螺旋插入件互补地包括构造成防止入口螺旋插入件在内壳内旋转的第二槽口和第二栓。
在一个方面，内壳和叶片载体模块化插入件互补地包括构造成防止叶片载体模块化插入件在内壳内旋转的第三槽口和第三栓。
在一个方面，内壳包括周向的第一径向突起且密封件载体模块化插入件包括构造成容纳该第一突起的周向第一凹槽。第一径向突起和第一凹槽互补地构造使得由密封件载体模块化插入件的热膨胀产生的径向压力传递至内壳，从而在内壳和密封件载体模块化插入件之间形成密封。
在一个方面，内壳包括周向的第二径向突起且叶片载体模块化插入件包括构造成容纳该第二突起的周向第二凹槽。第二径向突起和第二凹槽互补地构造使得由叶片载体模块插入件的热膨胀产生的径向压力传递至内壳，从而在内壳和叶片载体模块化插入件之间形成密封。
在一个方面，密封件载体模块化插入件包括沿密封件载体模块化插入件的纵轴线分开的两个密封件载体半部。
在进一步的方面，这两个密封件载体半部是可通过螺栓连接接合的。
在一个方面，叶片载体模块化插入件包括沿叶片载体模块化插入件的纵轴线分开的两个叶片载体半部。
在进一步的方面，这两个叶片载体半部是可通过螺栓连接接合的。
在一个总的方面，蒸汽涡轮构造为高压蒸汽涡轮。
本公开内容的其它方面和优点将从结合附图的以下描述变得显而易见，其通过示例的方式说明了本发明的示例性实施例。
附图说明
通过示例的方式，下文参考附图更充分地描述了本公开的实施例，在附图中：
图1为示例性实施例可应用到的现有技术的蒸汽涡轮的示意图；
图2为示例性实施例的模块化插入件的透视图；
图3为图2的模块化插入件可插入其中的蒸汽涡轮内壳的截面；
图4为插入到图3的内壳中的图2的模块化插入件的截面图；以及
图5为图2的模块化插入件的另一透视图。
参考标号
10蒸汽涡轮
12外壳
14内壳
16转子
20密封件载体模块化插入件
22入口螺旋插入件
24叶片载体模块化插入件
30a,30b突起(内壳)
31a,31b密封面
32a,32b栓(内壳)
34栓(入口螺旋插入件)
40凹槽(密封件载体模块化插入件)
41密封表面(密封件载体模块化插入件)
42凹槽(叶片载体模块化插入件)
43密封表面(叶片载体模块化插入件)
44槽口(蒸汽入口模块化插入件)
46槽口(叶片载体模块化插入件)
48槽口(密封件载体模块化插入件)。
具体实施方式
现在参考附图描述本公开内容的示例性实施例，其中，贯穿全文相似的参考标号用于表示相同的元件。在以下描述中，出于说明的目的，阐述了许多具体的细节以提供本公开透彻的理解。然而，本公开内容可不带有这些具体的细节来实施，并且不限于本文所公开的示例性实施例。
图1示出了示例性实施例可应用到的示例性蒸汽涡轮10；蒸汽涡轮10具有限定蒸汽涡轮10的外部界限的外壳12。外壳12围绕并包围内壳14，内壳14构造和布置成在内壳14和转子16之间形成蒸汽膨胀流通路，转子16同心于内壳14和外壳12两者且至少部分地容纳在内壳14和外壳12内。
图2示出了示例性的纵向对准的系列模块化插入件，其包括密封件载体模块化插入件20、入口螺旋插入件22和叶片载体模块化插入件24。
密封件载体模块化插入件20通常定位得朝向蒸汽涡轮10的蒸汽进入点上游的蒸汽涡轮10的第一端，并且构造成承载位于内壳14与转子16之间的密封件。密封件载体模块化插入件20为圆柱形的并且可拆卸地插入内壳14中。如图5中所示，在示例性实施例中，密封件载体模块化插入件20包括两个密封件载体半部20a、20b，密封件载体半部20a、20b可通过螺栓接合并且还可通过延伸到密封件载体模块化插入件20的凹槽40中的内壳14的突起30a受压接合。通过使用螺栓和压缩的组合，模块化插入件设计利用内壳14和密封件载体模块化插入件20的不同材料以产生抵靠密封件载体模块化插入件20的压缩力。这样，密封件载体模块化插入件20通过蒸汽压力和径向压缩保持就位。
图2还示出了入口螺旋插入件22，其可拆卸地固定到内壳14中并邻近密封件载体模块化插入件20定位。入口螺旋插入件22的目的在于将蒸汽引入蒸汽膨胀流通路中以便使蒸汽周向地分布到蒸汽涡轮中。
图2还示出了叶片载体模块化插入件24，其轴向地邻近入口螺旋插入件22定位，用于保持固定叶片。叶片载体模块化插入件24是圆柱形的并且可拆卸地插入内壳14中。如图5中所示，在示例性实施例中，叶片载体模块化插入件24包括两个叶片载体半部24a、24b。它们可通过螺栓接合并且还可通过延伸到叶片载体模块插入件24的凹槽42中的内壳14的突起30b受压接合。通过使用螺栓和压缩的组合，模块化插入件设计利用内壳14和叶片载体模块化插入件24的不同材料以产生抵靠叶片载体模块化插入件24的压缩力。这样，叶片载体模块化插入件24通过蒸汽压力和径向压缩保持就位。
图3示出了已适配为容纳示例性模块化插入件20、22、24的内壳14的区段，其中，适配包括栓和/或槽口布置以及突起/凹槽布置，栓和/或槽口布置防止模块化插入件20、22、24的旋转，突起/凹槽布置用于使密封件载体模块化插入件20和叶片载体模块化插入件24由于密封件载体模块化插入件20和叶片载体模块化插入件24的热膨胀而抵靠内壳14密封。
在图2和图3所示的示例性实施例中，内壳14和密封件载体模块化插入件20包括第一槽口48和第一栓32a，其构造成提供轴向对准和转矩补偿以便在连接至内壳14时提供旋转限制。第一槽口48和第一栓32a互补地布置在内壳14和密封件载体模块化插入件20上，使得如图2中所示，密封件载体模块化插入件20具有第一槽口48且内壳14具有第一栓32a，或者作为备选(未示出)第一槽口48构造成在内壳14上且第一栓32a构造成在密封件载体模块化插入件20上。
在图2和图3所示的示例性实施例中，内壳14和入口螺旋插入件22包括第二槽口44和第二栓34，其构造成提供轴向对准和转矩补偿以便在连接至内壳14时提供旋转限制。第二槽口44和第二栓34互补地布置在内壳14和入口螺旋插入件22上，使得如图2中所示，入口螺旋插入件22具有第二栓34且内壳14具有第二槽口44，或者作为备选(未示出)第二槽口44构造成在入口螺旋插入件22上且第二栓35构造成在内壳14上。
在图2和图3所示的示例性实施例中，内壳14和叶片载体模块化插入件24包括第三槽口46和第三栓32b，其构造成提供轴向对准和转矩补偿以便在连接至内壳14时提供旋转限制。第三槽口46和第三栓32b互补地布置在内壳14和叶片载体模块化插入件24上，使得如图2中所示，叶片载体模块化插入件24具有第三槽口46且内壳14具有第三栓32b，或者作为备选(未示出)，第三槽口46构造成在内壳14上且第三栓32b构造成在叶片载体模块化插入件24上。
如图2和图3中所示，内壳14包括周向的第一径向突起30a且密封件载体模块化插入件20包括构造成容纳第一径向突起30a的周向第一凹槽40。
第一径向突起30a和第一凹槽40互补地构造以便形成扣环和凹槽布置，其中由密封件载体模块化插入件20的热膨胀产生的径向压力传递至内壳14，从而沿轴向和径向方向在内壳14和密封件载体模块化插入件29之间形成密封。为了帮助轴向密封，第一径向突起30a可包括面向入口螺旋插入件22的方向的面向轴向的表面31a，其由于作用在密封件载体模块化插入件20上的轴向地远离入口螺旋插入件22的轴向力而抵靠密封件载体模块化插入件20的面向轴向的密封表面41密封。
如图2和图3中所示，内壳14包括周向第二径向突起30b且叶片载体模块化插入件24包括构造成容纳第二径向突起30b的周向第二凹槽。第二径向突起30b和第二凹槽42互补地构造以便形成扣环和凹槽布置，其中由叶片载体模块化插入件24的热膨胀产生的径向压力传递至内壳14，从而在内壳14和叶片载体模块化插入件24之间形成密封。为了帮助轴向密封，第二径向突起30b可包括面向入口螺旋插入件22的方向的面向轴向的表面31b，其设置成由于作用在叶片载体模块化插入件24上的在下游方向远离入口螺旋插入件22的轴向力而抵靠叶片载体模块化插入件24的面向轴向的表面43密封。
图4示出了插入内壳14的区段中的模块化插入件20、22、24，示出了凹槽、突起和密封面的相互作用。
虽然本公开已在本文中示出并在设想为最实际的示例性实施例中描述，可以理解的是，本公开内容可在不脱离其精神或基本特征的情况下以其他具体形式来实现。因此，目前公开的实施例在所有方面均认为是说明性的并且不是受限制的。本公开的范围由所附权利要求而不是前述描述指出并且旨在将落入其含义和范围以及等同物内的所有改变包含在其中。

Claims (11)

1.一种蒸汽涡轮(10)布置，包括：
外壳(12)，其限定所述蒸汽涡轮(10)的外部界限；
内壳(14)，其由所述外壳(12)包围，构造和布置成形成蒸汽膨胀流通路，在所述蒸汽膨胀流通路中由位于所述内壳(14)内的涡轮级产生功；
转子(16)，其同心于所述内壳(14)和所述外壳(12)且至少部分地容纳在所述内壳(14)和所述外壳(12)中；
密封件载体模块化插入件(20)，其朝向所述蒸汽涡轮(10)的第一端，用于承载位于所述内壳(14)和所述转子(16)之间的密封件，所述密封件载体模块化插入件为圆柱形的并可拆卸地插入所述内壳(14)中；
入口螺旋插入件(22)，其邻近所述密封件载体模块化插入件(20)并可拆卸地插入所述内壳(14)中，用于将蒸汽引入蒸汽膨胀流通路中以便使蒸汽进给周向地分布到所述蒸汽涡轮中；以及
叶片载体模块化插入件(24)，其邻近入口螺旋插入件(22)，所述叶片载体模块化插入件为圆柱形的并可拆卸地插入所述内壳(14)中，用于保持固定叶片。
2.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮(10)，其特征在于，所述内壳(14)和所述密封件载体模块化叶片(20)互补地包括构造成防止所述密封件载体模块(20)在所述内壳内旋转的第一槽口(48)和第一栓(32a)。
3.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮(10)，其特征在于，所述内壳(14)和所述入口螺旋插入件(22)互补地包括构造成防止所述入口螺旋插入件(22)在所述内壳(14)内旋转的第二槽口(44)和第二栓(34)。
4.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮(10)，其特征在于，所述内壳(14)和所述叶片载体模块化插入件(24)互补地包括构造成防止叶片载体模块化插入件(24)在所述内壳(14)内旋转的第三槽口(46)和第三栓(32b)。
5.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮，其特征在于，所述内壳(14)包括周向的第一径向突起(30a)且所述密封件载体模块化插入件(20)包括构造成容纳所述第一突起(30a)的周向第一槽口(40)，
其中，所述第一径向突起(30a)和所述第一槽口(40)互补地构造使得由所述密封件载体模块化插入件(20)的热膨胀产生的径向压力传递至所述内壳(14)，从而在所述内壳(14)和所述密封件载体模块化插入件(20)之间形成密封。
6.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮(10)，其特征在于，所述内壳(14)包括周向的第二径向突起(30b)且所述叶片载体模块化插入件(24)包括构造成容纳所述第二突起(30b)的周向第二槽口(42)，
其中，所述第二径向突起(30b)和所述第二槽口(42)互补地构造使得由所述叶片载体模块化插入件(24)的热膨胀产生的径向压力传递至所述内壳(14)，从而在所述内壳(14)和所述叶片载体模块化插入件(24)之间形成密封。
7.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮(10)，其特征在于，所述密封件载体模块化插入件(20)包括沿所述密封件载体模块化插入件(20)的纵轴线分开的两个密封件载体半部(20a,20b)。
8.根据权利要求7所述的蒸汽涡轮(10)，其特征在于，所述两个密封件载体半部(20a,20b)是可通过螺栓连接接合的。
9.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮(10)，其特征在于，所述叶片载体模块化插入件(24)包括沿所述叶片载体模块化插入件(24)的纵轴线分开的两个叶片载体半部(24a,24b)。
10.根据权利要求9所述的蒸汽涡轮(10)，其特征在于，所述两个叶片载体半部(24a,24b)是可通过螺栓连接接合的。
11.根据权利要求1到10中任一项所述的蒸汽涡轮(10)，其特征在于，所述蒸汽涡轮(10)构造为高压蒸汽涡轮。
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