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HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft allgemein Turbomaschinen und insbesondere einen Einlassanordnungsaufbau zur Verwendung in einem Niederdruckabschnitt einer Dampfturbine.
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Ein Niederdruck(ND)-Einlass in einem Dampfturbinengehäuse ist konstruiert, um ein Arbeitsfluid, d.h. Dampf, aus dem Kraftwerksleitungssystem zu einem ND-Turbinenabschnitt zu übertragen, in dem er den Rotor zum Rotieren veranlasst. Eine Einlassanordnung kann die Strömung zu einem Einlassbehälter führen, der die Strömung weiter umlenken kann, wie beispielsweise indem er diese um einen Winkel für den Empfang durch den Rotor dreht. Gewöhnlich ist der Einlassbehälter mit der Einlassanordnung entlang eines Randes des Einlassbehälters verbunden. Die Einlassanordnung kann die Strömung aus der Rohrleitung mit kreisförmigem Querschnitt zu der polygonalen oder im Wesentlichen polygonalen Austrittsgeometrie formen und umlenken, um Verluste beim Durchgang durch den Übergang zu minimieren. Derartige Verluste können durch Diskontinuitäten und Durchflusshindernisse in den Einlasskanaloberflächen hervorgerufen sein.
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Einlassanordnungen sind unter Verwendung eines Konus als die Basis hergestellt worden. Ein konusbasierter Aufbau weist verschiedene Herausforderungen auf. Koni können eine erhebliche Handarbeit für den Übergang von der kreisförmigen Geometrie an dem stromaufwärtigen Ende zu der polygonalen oder im Wesentlichen polygonalen Geometrie des stromabwärtigen Endes erfordern. Koni sind ferner besonders kostspielig herzustellende Geometrieformen, die ein Walzen in zwei Dimensionen erfordern und überschüssigen Abfall erzeugen. Außerdem können konusbasierte Einlassanordnungen nur eine im Wesentlichen polygonale Austrittsgeometrie erreichen, die auf zwei Seiten des stromabwärtigen Endes gekrümmte Kanten aufweist. Dies kann die Komplexität bei der Befestigung der Einlassanordnung an dem Rand des Einlassbehälters erhöhen.
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DE 10 2012 103 951 A1 und
DE 10 2012 100 775 A1 offenbaren Dampfturbineneinlassanordnungen, die jeweils einen kreisringförmigen Ring und einen an dem kreisringförmigen Ring befestigten Körper aufweisen, der sich von dem Ring aus weg erstreckt, wobei der Körper eine gekrümmte Eintrittsgeometrie benachbart zu dem kreisringförmigen Ring, eine im Wesentlichen polygonale Austrittsgeometrie an seinem distalen Ende und Übergänge dazwischen mit zum Teil konvex gekrümmten Außenflächenabschnitten aufweist.
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US 6 629 819 B1 offenbart eine Dampfturbineneinlassanordnung, die einen kreisringförmigen Ring und zwei konturierte Flügel aufweist, die sich von diametral gegenüberliegenden Abschnitten des kreisringförmigen Rings aus nach unten (in Strömungsrichtung des eintretenden Dampfes) und nach außen erstrecken. Die Flügel weisen jeweils einen konvexen viereckigen Oberflächenabschnitt auf, dessen Seitenkanten gebogen sind und sich von dem Ring nach innen zu einer entfernten, abgeschnittenen Kante verjüngen. Die gebogenen Seitenkanten liegen in jeweiligen flachen Ebenen, so dass die Seitenkanten im eingebauten Zustand mit einer flachen Oberfläche des Dampfturbineneinlasses bündig abschließen.
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JP 2011 - 196 294 A offenbart eine Dampfturbineneinlassanordnung mit einem kreisringförmigen Ring und einem sich von dem Ring erstreckenden Körper, der einen kreiszylindrischen Abschnitt an dem kreisringförmigen Ring und einen anschließenden Übergangsabschnitt aufweist, dessen Querschnitt zu einer polygonalen Austrittsgeometrie an seinem distalen Ende wechselt. Der Übergangsabschnitt weist vier dreieckige Fassetten in Form von ebenen Platten, die an den Ecken des Übergangsabschnitts angeordnet sind, sowie weitere ebene Platten auf, die jeweils zwischen zwei benachbarten dreieckigen Fassetten angeordnet sind.
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Ausgehend hiervon ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Dampfturbineneinlassanordnung und ein Verfahren zur Erzeugung derselben zu schaffen, die die vorstehend erwähnten Unzulänglichkeiten beseitigen oder reduzieren, insbesondere Strömungsverluste des eintretenden Dampfes reduzieren und eine einfache Herstellung der Dampfturbineneinlassanordnung ermöglichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sind eine Dampfturbineneinlassanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Erzeugung einer Turbinengehäuseeinlassanordnung nach Anspruch 7 geschaffen. Besonders bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Ein erster Aspekt der Erfindung ergibt eine Dampfturbineneinlassanordnung, die aufweist: einen kreisringförmigen Ring; und einen an einer distalen Fläche des kreisringförmigen Rings befestigten Körper, der sich von dieser aus distal erstreckt. Der Körper weist eine gekrümmte Eintrittsgeometrie benachbart zu dem kreisringförmigen Ring und Übergänge zu einer im Wesentlichen polygonalen Austrittsgeometrie an einem distalen Ende auf.
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Der Körper der erfindungsgemäßen Dampfturbineneinlassanordnung enthält: einen Übergangsabschnitt mit der gekrümmten Eintrittsgeometrie, wobei der Übergangsabschnitt ferner eine konvex gekrümmte Außenfläche aufweist; und einen Hauptkörperabschnitt mit der im Wesentlichen polygonalen Austrittsgeometrie.
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Der Übergangsabschnitt der erfindungsgemäßen Dampfturbineneinlassanordnung weist ferner vier ungefähr dreieckige konvex gekrümmte Fassetten auf, die aus zwei hohlen Halbzylindern ausgeschnitten und durch drei gebogene Kanten definiert sind, wobei die vier ungefähr dreieckigen konvex gekrümmten Fassetten um den kreisringförmigen Ring herum angeordnet sind, so dass jede der ungefähr dreieckigen gekrümmten Fassetten eine Spitze enthält, die an einer Ecke der im Wesentlichen polygonalen Austrittsgeometrie angeordnet ist. Jedes Paar von benachbarten ungefähr dreieckigen konvex gekrümmten Fassetten bildet eine bogenförmige Öffnung in jeder von vier Seiten des Übergangsabschnitts.
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Der Hauptkörperabschnitt der erfindungsgemäßen Dampfturbineneinlassanordnung weist ferner vier Platten auf, wobei jede der Platten zwischen zwei ungefähr dreieckigen gekrümmten Fassetten angeordnet ist und mit diesen passend in Eingriffsverbindung steht. Jede Platte der vier Platten ist mit einer entsprechenden einzelnen der vier bogenförmigen Öffnungen verbunden und verschließt diese.
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Ein innerer Durchmesser des kreisringförmigen Rings einer beliebigen vorstehend erwähnten Dampfturbineneinlassanordnung kann im Wesentlichen gleich einem Innendurchmesser der gekrümmtem Eintrittsgeometrie des Übergangsabschnitts sein.
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Ein Innenumfang des kreisringförmigen Rings und ein Innenumfang der gekrümmten Eintrittsgeometrie des Übergangsabschnitts einer beliebigen vorstehend erwähnten Dampfturbineneinlassanordnung können zueinander im Wesentlichen fluchtend ausgerichtet sein.
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Die im Wesentlichen polygonale Austrittsgeometrie des Hauptkörperabschnitts einer beliebigen vorstehend erwähnten Dampfturbineneinlassanordnung kann ferner ein Rechteck aufweisen.
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Jeder von dem Übergangsabschnitt und dem Hauptkörperabschnitt einer beliebigen vorstehend erwähnten Dampfturbineneinlassanordnung kann ferner Walzstahl aufweisen.
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Der Übergangsabschnitt und der Hauptkörperabschnitt einer beliebigen vorstehend erwähnten Dampfturbineneinlassanordnung können miteinander verschweißt sein.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung ergibt ein Verfahren zur Erzeugung einer Turbinengehäuseeinlassanordnung, wobei das Verfahren aufweist: Bilden eines Übergangsabschnitts mit einer gekrümmten Eintrittsgeometrie und Bilden eines Hauptkörperabschnitts, der distal von dem Übergangsabschnitt angeordnet ist, wobei der Hauptkörperabschnitt eine im Wesentlichen polygonale Austrittsgeometrie aufweist. Das Bilden des Übergangsabschnitts enthält ein Verwenden eines ersten hohlen Halbzylinders und eines zweiten hohlen Halbzylinders, um den Übergangsabschnitt zu bilden, und Kürzen sowohl des ersten als auch des zweiten hohlen Halbzylinders an einem distalen Ende und einem proximalen Ende von diesen. Das Bilden des Übergangsabschnitts umfasst ein Bilden von vier ungefähr dreieckigen konvex gekrümmten Fassetten durch Ausschneiden aus dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder, so dass jede der vier ungefähr dreieckigen konvex gekrümmten Fassetten durch drei gebogene Kanten definiert ist und eine Spitze enthält. Das Verfahren weist ferner auf: Anordnen der vier ungefähr dreieckigen konvex gekrümmten Fassetten um einen kreisringförmigen Ring herum, so dass jedes Paar von benachbarten ungefähr dreieckigen konvex gekrümmten Fassetten eine bogenförmige Öffnung in jeder von vier Seiten des Übergangsabschnitts bildet und die Spitze jeder der vier ungefähr dreieckigen konvex gekrümmten Fassetten an einer Ecke der im Wesentlichen polygonalen Austrittsgeometrie angeordnet ist; und Anordnen von vier Platten auf den vier Seiten des Übergangsabschnitts, so dass jede der Platten zwischen zwei ungefähr dreieckigen gekrümmten Fassetten angeordnet und passend mit diesen verbunden ist und jede Platte der vier Platten mit einer entsprechenden einzelnen der vier bogenförmigen Öffnungen verbunden ist und diese verschließt.
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Optional kann das Bilden des Übergangsabschnitts ferner aufweisen: Neigen sowohl des ersten als auch des zweiten hohlen Halbzylinders, so dass, relativ zu einer Stellung, in der sowohl der erste als auch der zweite hohle Halbzylinder miteinander passend verbunden sind, um einen Hohlzylinder zu bilden, ein proximales Ende sowohl des ersten als auch des zweiten hohlen Halbzylinders radial nach innen verdreht ist und ein distales Ende sowohl des ersten als auch des zweiten hohlen Halbzylinders radial nach außen verdreht ist.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass das Kürzen des proximalen Endes sowohl des ersten als auch des zweiten hohlen Halbzylinders ein Entfernen eines proximalen Abschnitts jedes von dem geneigten ersten und zweiten hohlen Halbzylinder, der durch den Schnitt einer ersten horizontalen Ebene mit dem geneigten ersten und zweiten hohlen Halbzylinder gebildet ist, enthält, und das Kürzen des distalen Endes sowohl des ersten als auch des zweiten hohlen Halbzylinders ein Entfernen eines distalen Abschnitts jedes von dem geneigten ersten und zweiten hohlen Halbzylinder enthält, der durch den Schnitt einer zweiten horizontalen Ebene mit dem geneigten ersten und zweiten hohlen Halbzylinder definiert ist, so dass ein proximaler Rand und ein distaler Rand sowohl des ersten als auch des zweiten hohlen Halbzylinders eine halbeierförmige Gestalt aufweist.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass das Kürzen des proximalen Endes sowohl des ersten als auch des zweiten hohlen Halbzylinders ferner aufweist: Entfernen eines proximalen Abschnitts jedes von dem geneigten ersten und zweiten hohlen Halbzylinder, der durch den Schnitt einer im Wesentlichen vertikalen Ebene mit jedem von dem geneigten ersten und zweiten hohlen Halbzylinder definiert ist; und das Verfahren kann ferner ein Platzieren des gekürzten ersten und zweiten hohlen Halbzylinders benachbart zueinander in einer derartigen Weise aufweisen, dass die proximalen Enden des ersten und zweiten hohlen Halbzylinders die gekrümmte Eintrittsgeometrie bilden und die distalen Enden einen im Wesentlichen eiförmigen Grundriss aufweisen.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass das Kürzen jedes von dem geneigten ersten und zweiten hohlen Halbzylinder ferner aufweist: Entfernen eines distalen Abschnitts sowohl des ersten als auch des zweiten hohlen Halbzylinders, so dass eine im Wesentlichen bogenförmige Öffnung in jeder von vier Seiten des Übergangsabschnitts gebildet wird und der erste und der zweite hohle Halbzylinder den Übergangsabschnitt bilden, der von der gekrümmten Eintrittsgeometrie zu der im Wesentlichen polygonalen Austrittsgeometrie übergeht.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass das Kürzen sowohl des ersten als auch des zweiten hohlen Halbzylinders ferner aufweist: Entfernen eines distalen Abschnitts des ersten hohlen Halbzylinders, der durch den Schnitt einer dritten Ebene mit dem ersten hohlen Halbzylinder definiert ist; Entfernen eines distalen Abschnitts des zweiten hohlen Halbzylinders, der durch den Schnitt einer vierten Ebene mit dem zweiten hohlen Halbzylinder definiert ist; Entfernen eines distalen Abschnitts sowohl des ersten als auch des zweiten hohlen Halbzylinders, der durch den Schnitt einer fünften Ebene mit dem ersten und dem zweiten hohlen Halbzylinder definiert ist; und Entfernen eines distalen Abschnitts sowohl des ersten als auch des zweiten hohlen Halbzylinders, der durch den Schnitt einer sechsten Ebene mit dem ersten und dem zweiten hohlen Halbzylinder definiert ist, wobei die Schnitte jeder von der dritten, vierten, fünften und sechsten Ebene mit dem distalen Ende jedes von dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder einen im Wesentlichen rechteckigen Grundriss erzeugen.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann enthalten, dass das Bilden des Hauptkörperabschnitts ferner aufweist: passendes Eingriffsverbinden einer Platte mit jeder der im Wesentlichen bogenförmigen Öffnungen, wobei die Platten die im Wesentlichen polygonale Austrittsgeometrie des Hauptkörperabschnitts erzeugen.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann ferner ein Schweißen einer Verbindung zwischen jeder der Platten und jeder der jeweiligen im Wesentlichen bogenförmigen Öffnungen aufweisen.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann ferner aufweisen: Befestigen eines kreisringförmigen Ringes an der gekrümmten Eintrittsgeometrie des Übergangsabschnitts.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann ferner vor der Befestigung des kreisringförmigen Rings im Wesentlichen ein Halbieren jedes von dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder aufweisen, um eine vordere und eine hintere Hälfte des Übergangsabschnitts zu definieren; und Trennen der vorderen Hälfte von der hinteren Hälfte, so dass ein Innenumfang der gekrümmten Eintrittsgeometrie des Übergangsabschnitts mit einem Innenumfang des kreisringförmigen Ringes im Wesentlichen ausgerichtet ist.
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Ein beliebiges vorstehend erwähntes Verfahren kann ferner ein maschinelles Bearbeiten einer Verbindung zwischen dem kreisringförmigen Ring und jedem von dem ersten und dem zweiten hohlen Halbzylinder aufweisen, um eine Innenfläche der Einlassanordnung zu glätten.
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Diese und weitere Aspekte, Vorteile und hervortretenden Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung offenkundig, die, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird, in denen gleiche Teile überall in den Zeichnungen durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind, Ausführungsformen der Erfindung offenbart.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese und weitere Merkmale des Offenbarungsgegenstands werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung verschiedener Aspekte der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die verschiedene Aspekte der Erfindung zeigen, leichter verstanden.
- 1 zeigt eine Perspektivansicht eines Turbinengehäuses, das eine Zufuhrleitung enthält, die in eine Turbinengehäuseeinlassanordnung einspeist.
- 2-6 zeigen Perspektivansichten zu Schritten in einem Verfahren zur Erzeugung einer Turbinengehäuseeinlassanordnung gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
- 7 zeigt eine Draufsicht zu einem Schritt in einem Verfahren zur Erzeugung einer Turbinengehäuseeinlassanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
- 8-12 zeigen Perspektivansichten zu Schritten in einem Verfahren zur Erzeugung einer Turbinengehäuseeinlassanordnung gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
- 13 zeigt eine Draufsicht auf einen Abschnitt einer Turbinengehäuseeinlassanordnung, wie in 12 veranschaulicht, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
- 14-15 zeigen Perspektivansichten zu Schritten in einem Verfahren zur Erzeugung einer Turbinengehäuseeinlassanordnung gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
- 16 zeigt eine Unteransicht eines Abschnitts einer Turbinengehäuseeinlassanordnung, wie in 15 veranschaulicht, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
- 17 und 18 zeigen eine Perspektivansicht bzw. eine Draufsicht von oben zu einem Schritt in einem Verfahren zur Erzeugung einer Turbinengehäuseeinlassanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Es wird bemerkt, dass die Zeichnungen des Offenbarungsgegenstands nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet sind. Die Zeichnungen sollen lediglich typische Aspekte des Offenbarungsgegenstands zeigen und sollten folglich nicht in einem den Umfang der Offenbarung beschränkenden Sinne angesehen werden. In den Zeichnungen repräsentieren gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente unter den Zeichnungen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf ihre Anwendung in Verbindung mit einer Einlassanordnung in einem Gehäuse für einen Niederdruck(ND)-Abschnitt einer Dampfturbine beschrieben. Obwohl Ausführungsformen der Erfindung in Bezug auf eine Einlassanordnung eines ND-Abschnitts einer Dampfturbine veranschaulicht sind, wird verstanden, dass die Lehren in gleicher Weise auf Einlassanordnungen anwendbar sind, die von einer gekrümmten Geometrie an einem stromaufwärtigen Ende zu einer polygonalen Geometrie an einem stromabwärtigen Ende oder Austrittsende übergehen. Eine derartige gekrümmte Geometrie kann z.B. kreisförmig oder im Wesentlichen kreisförmig, elliptisch sein oder eine rennbahnförmige Gestalt aufweisen. Es sollte für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in gleicher Weise auf eine beliebige geeignete Einlassanordnung anwendbar ist. Ferner sollte für Fachleute auf dem Gebiet offenkundig sein, dass die vorliegende Erfindung in gleicher Weise auf verschiedene Maßstäbe und Abmessungen anwendbar ist.
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Wie vorstehend erwähnt, ergeben Aspekte der Erfindung eine Struktur einer Einlassanordnung und ein Verfahren zum Aufbau derselben.
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Unter Bezugnahme auf 1 kann ein Turbinengehäuse einen oder mehrere Einlässe 102 enthalten, bei denen eine Einlassanordnung 110 verwendet werden kann. Die Einlassanordnung 110 kann Fluid von einer Zufuhrleitung 104 aufnehmen, die Strömung neu formen und/oder beschleunigen und die Strömung in einen oder mehrere Turbinengehäuseeinlässe 102 umleiten. Die Einlassanordnung 110 kann einen Eintritt 106, der konfiguriert ist, um mit der Zufuhrleitung 104 verbunden zu sein, und wenigstens einen Austritt 108 enthalten, der konfiguriert ist, um ein Fluid zu einem jeweiligen Turbinengehäuseeinlass 102 zu übertragen. Eine Strömung kann in einigen Ausführungsformen z.B. entlang einer Mittellinie CL des Turbinengehäuseeinlasses 102 umgeleitet werden.
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Verfahren zur Erzeugung der Einlassanordnung 110 gemäß Ausführungsformen der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die 2-18 beschrieben.
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Unter Bezugnahme auf die 2-14 wird ein Übergangsabschnitt 36, der eine gekrümmte Eintrittsgeometrie 52 aufweisen kann (vgl. z.B. 7-8) unter Verwendung eines ersten hohlen Halbzylinders 12 und eines zweiten hohlen Halbzylinders 14 erzeugt.
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Wie in 2 veranschaulicht, können der erste hohle Halbzylinder 12 und der zweite hohle Halbzylinder 14 durch Bereitstellung eines Hohlzylinders 16, der aus Walzstahl hergestellt ist, und Halbieren des Hohlzylinders 16 in Längsrichtung erzeugt werden. Jedoch brauchen der erste und zweite hohle Halbzylinder 12, 14 nicht Hälften des gleichen Hohlzylinders 16 zu sein. Der Hohlzylinder 16 kann ein ganz kreisförmiger Zylinder sein, wie in 2 veranschaulicht, oder kann in anderen Ausführungsformen z.B. ein elliptischer Zylinder sei.
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Wie in 3 veranschaulicht, können der erste hohle Halbzylinder 12 und der zweite hohle Halbzylinder 14 in Bezug aufeinander geneigt werden. Relativ zu der Stellung gemäß 2, in der sowohl der erste als auch der zweite hohle Halbzylinder 12, 14 passend miteinander verbunden sind, um einen vollständigen Hohlzylinder 16 zu bilden, und im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, ist in 3 ein proximales Ende 26 jedes von dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 radial nach innen, in Richtung auf den anderen zu und zu einer Mittellinie 100 hin verdreht. Gleichzeitig ist ein distales Ende 28 jedes von dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 radial nach außen verdreht.
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Wie in den 4-5 veranschaulicht, kann jeder von dem geneigten ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 sowohl an deren proximalem 26 als auch an deren distalem 28 Ende gekürzt werden. Wie in 4 veranschaulicht, kann ein Kürzen des proximalen Endes 26 des ersten und zweiten hohlen Halbzylinders 12, 14 ein Entfernen eines proximalen Abschnitts 43 von jedem von dem geneigten ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 enthalten. Der proximale Abschnitt 43 kann durch den Schnitt einer ersten horizontalen Ebene 44 mit dem geneigten ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 definiert sein. Dieser Schnitt kann einen proximalen Rand 66 jedes von dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 ergeben, der eine teileiförmige Gestalt aufweist, wie in 5 veranschaulicht.
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Erneut bezugnehmend auf 4 kann ein Kürzen des distalen Endes 28 des ersten und zweiten hohlen Halbzylinders 12, 14 in ähnlicher Weise durch Entfernen eines distalen Abschnitts 45 von jedem von dem geneigten ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 vorgenommen werden. Der distale Abschnitt 45 kann durch den Schnitt einer zweiten horizontalen Ebene 46 mit dem geneigten ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 definiert sein. Dieser Schnitt kann einen distalen Rand 68 jedes von dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 ergeben, der eine teileiförmige Gestalt aufweist, wie in 5 veranschaulicht.
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Bezugnehmend auf die 5-6 kann das proximale Ende 26 jedes von dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 ferner gekürzt werden, indem ein proximaler Abschnitt 70 (5) jedes von dem geneigten ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 entfernt wird, der durch den Schnitt einer ersten und zweiten im Wesentlichen vertikalen Ebene 48, 50 mit jedem von dem geneigten ersten bzw. zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 (5-6) definiert ist. Nach dem Entfernen des proximalen Abschnitts 70 (6-8), kann der proximale Rand 66 anstatt im Wesentlichen eiförmig (5) im Wesentlichen halbkreisförmig sein. Nachdem der proximale Abschnitt 70 entfernt ist (6), können die geneigten und gekürzten ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 nebeneinander positioniert werden, wie in den 7-8 veranschaulicht, so dass die Abschnitte des ersten und zweiten hohlen Halbzylinders 12, 14, an denen die proximalen Abschnitte 70 entfernt worden sind, aneinander anliegend angeordnet sind. Die proximalen Enden 26 des ersten und zweiten hohlen Halbzylinders 12, 14 bilden eine gekrümmte Eintrittsgeometrie 52 des Übergangsabschnitts 36, und die distalen Enden 28 haben einen im Wesentlichen eiförmigen Grundriss 54, obwohl der im Wesentlichen eiförmige Grundriss 54 aufgrund der ungefähr dreieckigen Zwischenräume 25 zwischen dem ersten und dem zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 (7-8) nicht kontinuierlich ist.
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Bezugnehmend auf die 9-11 können die distalen Enden 28 des ersten und zweiten hohlen Halbzylinders 12, 14 weiter gekürzt werden, um den Übergangsabschnitt 36 zu gestalten. Wie in den 9 und 10 veranschaulicht, können Abschnitte der distalen Enden 28 von jedem von dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 derart entfernt werden, dass eine im Wesentlichen bogenförmige Öffnung 32 in jeder der vier Seiten des Übergangsabschnitts 36 erzeugt wird und spitz zulaufende anstatt gerundete Enden gebildet werden. Dies kann bewerkstelligt werden, indem ein distaler Abschnitt des ersten hohlen Halbzylinders 12, der durch den Schnitt einer dritten Ebene 56 mit dem ersten hohlen Halbzylinder 12 definiert ist, und ein distaler Abschnitt des zweiten hohlen Halbzylinders 14 entfernt werden, der durch den Schnitt einer vierten Ebene 58 mit dem zweiten hohlen Halbzylinder 14 definiert ist, wie in 9 veranschaulicht. Die dritte und die vierte Ebene 56, 58 können derart geneigt sein, dass die Basis an dem distalen Ende 28, die durch die Ebenen 56, 58 definiert ist, breiter ist als an dem proximalen Ende 26. Ferner können auch, wie in 10 veranschaulicht, ein distaler Abschnitt jedes von dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14, der durch den Schnitt einer fünften Ebene 60 mit dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 definiert ist, und ein distaler Abschnitt jedes von dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14, der durch den Schnitt einer sechsten Ebene 62 mit dem ersten und dem zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 definiert ist, ebenfalls entfernt werden. Die fünfte und die sechste Ebene 60, 62 können derart geneigt sein, dass die Basis an dem distalen Ende 28, die durch die Ebenen 60, 62 definiert ist, schmäler ist als an dem proximalen Ende 26. Wie in den 10-11 veranschaulicht, können die Schnitte jeder der dritten 56, vierten 58, fünften 60 und sechsten 62 Ebene mit dem distalen Ende 28 jedes von dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 einen im Wesentlichen rechteckigen Grundriss 64 erzeugen. So gekürzt, wie in 11 veranschaulicht, bilden der erste und der zweite hohle Halbzylinder 12, 14 einen Übergangsabschnitt 36, der von der gekrümmten Eintrittsgeometrie 52 zu der im Wesentlichen polygonalen Austrittsgeometrie 40 der vervollständigten Einlassanordnung 110 (15) übergeht.
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In einigen Ausführungsformen, wie in den 12-13 veranschaulicht, kann jeder von dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14, z.B. durch eine im Wesentlichen vertikale Ebene 72, im Wesentlichen halbiert werden, um eine vordere 74 und eine hintere 76 Hälfte des Übergangsabschnitts 36 zu bilden. Die vordere 74 und die hintere 76 Hälfte können anschließend voneinander getrennt werden, wobei sie einen Zwischenraum 78 zwischen den Hälften jedes von dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 hinterlassen. Die relativen Positionen der vorderen 74 und hinteren 76 Hälfte und die resultierende Größe des Zwischenraums 78 können gemäß nachstehend weiter beschriebenen Anforderungen angepasst werden.
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Wie in 14 veranschaulicht, kann ein Hauptkörperabschnitt 38 an dem distalen Ende 28 des Übergangsabschnitts 36 erzeugt werden. Der Hauptkörperabschnitt 38 kann erzeugt werden, indem eine Platte 34 mit jeder der im Wesentlichen bogenförmigen Öffnungen 32 passend verbunden wird. An dem distalen Ende 28 bilden die flachen distalen Ränder der Platten 34 die im Wesentlichen polygonale Austrittsgeometrie 40 des Hauptkörperabschnitts 38. In einigen Ausführungsformen kann die im Wesentlichen polygonale Austrittsgeometrie 40 des Hauptkörperabschnitts 38 ein Parallelogramm sein, und sie kann insbesondere rechteckig sein. Eine im Wesentlichen polygonale Austrittsgeometrie 40 ermöglicht eine Ankopplung z.B. an einen Einlassbehälter. Die Verbindungen zwischen jeder der Platten 34 und jeder der jeweiligen im Wesentlichen bogenförmigen Öffnungen 32 können geschweißt sein, um die Platten 34 in Position zu befestigen. Außerdem können die vordere 74 und die hintere 76 Hälfte des Übergangsabschnitts 36 in Position in Bezug aufeinander verschweißt sein, und jegliche Spalte, wie beispielsweise die Zwischenräume 78, können durch Schwei-ßen geschlossen werden.
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Wie in 15 veranschaulicht, kann ein kreisringförmiger Ring 10 an der gekrümmten Eintrittsgeometrie 52 an dem proximalen Ende 26 des Übergangsabschnitts 36 befestigt werden. Der kreisringförmige Ring 10 ermöglicht eine Ankopplung an die Zufuhrleitung 104 (1). Ein Außendurchmesser des kreisringförmigen Rings 10 kann radial außen von den Außenflächen jedes von dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 angeordnet sein, da die Dicke des kreisringförmigen Ringes 10 größer sein kann als die Dicke des ersten und des zweiten hohlen Halbzylinders 12, 14, um Bolzen zur Befestigung des kreisringförmigen Ringes 10 an die Zufuhrleitung 104 (1) aufzunehmen.
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Wie vorstehend erläutert, kann die Positionierung der vorderen Hälfte 74 und der hinteren Hälfte 76 des Übergangsabschnitts 36 (12-13) angepasst werden. Dies kann vor der Befestigung des kreisringförmigen Ringes 10 an dem Übergangsabschnitt 36 vorgenommen werden, so dass ein Innenumfang der gekrümmten Eintrittsgeometrie 52 des Übergangsabschnitts 36 mit einem Innenumfang des kreisringförmigen Ringes 10 im Wesentlichen ausgerichtet wird. Falls der Innendurchmesser des kreisringförmigen Ringes 10 etwas größer ist als der Innendurchmesser der gekrümmten Eintrittsgeometrie 52, können die vordere Hälfte 74 und die hintere Hälfte 76 weiter voneinander weg bewegt werden, wodurch der Zwischenraum 78 (13) vergrößert wird, was effektiv den Innendurchmesser der gekrümmten Eintrittsgeometrie 52 vergrößert.
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Wie in den 17-18 veranschaulicht, kann das Verfahren ferner einen Schritt einer maschinellen Bearbeitung oder Entgratung der Verbindung zwischen dem kreisringförmigen Ring 10 und jedem von dem ersten und zweiten hohlen Halbzylinder 12, 14 enthalten, um eine Innenfläche der Einlassanordnung 110 zu glätten. Dies kann vorgenommen werden, um jegliche Vorsprünge 80 zu glätten, die ansonsten einen Durchfluss von Dampf durch den Einlass behindern oder unabsichtlich ablenken könnten. Derartige Vorsprünge 80 können auftreten, falls z.B. die gekrümmte Eintrittsgeometrie 52 des Übergangsabschnitts 36 etwas eiförmig ist, anstatt perfekt rund zu sein.
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Wie vorstehend erläutert, ist in einem Aspekt der Offenbarung eine Dampfturbineneinlassanordnung 110 geschaffen, die einen Übergang von der stromaufwärtigen kreisförmigen Querschnittsgeometrie von z.B. einer Zufuhrleitung zu einer polygonalen Austrittsgeometrie zur Ankopplung an z.B. einen Einlassbehälter schafft.
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Wie in 15 veranschaulicht, kann die Einlassanordnung 110 einen kreisringförmigen Ring 10 und einen Körper 42 enthalten, der an einer distalen Fläche 13 des kreisringförmigen Rings 10 befestigt ist und sich von dieser aus distal erstreckt. Der Körper 42 weist eine gekrümmte Eintrittsgeometrie 52 benachbart zu dem kreisringförmigen Ring 10 auf und geht hinsichtlich der Querschnittsgestalt zu einer im Wesentlichen polygonalen Austrittsgeometrie 40 an einem distalen Ende 28 über.
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Der Körper 42 kann einen Übergangsabschnitt 36 enthalten, der die gekrümmte Eintrittsgeometrie 52 enthält. In einigen Ausführungsformen ist ein Innendurchmesser des kreisringförmigen Ringes 10 im Wesentlichen gleich einem Innendurchmesser der gekrümmten Eintrittsgeometrie 52 des Übergangsabschnitts 36. In weiteren Ausführungsformen sind ein Innenumfang des kreisringförmigen Ringes 10 und ein Innenumfang der gekrümmten Eintrittsgeometrie 52 des Übergangsabschnitts 36 im Wesentlichen fluchtend zueinander ausgerichtet, was jegliche Diskontinuitäten in dem Fluidströmungspfad durch die Einlassanordnung 110 minimiert.
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Der Übergangsabschnitt 36 kann aus vier ungefähr dreieckigen, konvex gekrümmten Fassetten 37 gebildet sein, die um den kreisringförmigen Ring 10 herum angeordnet sind, so dass jede der ungefähr dreieckigen gekrümmten Fassetten 37 eine Spitze 39 enthält, die ungefähr an einer Ecke der im Wesentlichen polygonalen Austrittsgeometrie 40 angeordnet ist. Der Übergangsabschnitt 36 kann ferner eine konvex gekrümmte Außenfläche aufweisen, so dass jede ungefähr dreieckige gekrümmte Fassette 37 eine konvexe Krümmung an ihrer Außenfläche aufweist.
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Der Körper 42 kann ferner einen Hauptkörperabschnitt 38 mit einer im Wesentlichen polygonalen Austrittsgeometrie 40 enthalten. Die im Wesentlichen polygonale Austrittsgeometrie 40 kann in einigen Ausführungsformen ein Parallelogramm sein und kann ferner rechteckig sein. Der Hauptkörperabschnitt 38 kann vier Platten 34 enthalten, wobei jede der Platten 34 zwischen zwei ungefähr dreieckigen gekrümmten Fassetten 37 angeordnet und passend mit diesen verbunden ist. Es wird bemerkt, dass die ungefähr dreieckigen gekrümmten Fassetten 37 nicht genau dreieckig sind, sondern nur ungefähr; einige der Seiten können gerundet im Gegensatz zu gerade sein und/oder einige der Winkel können Kurven sein. Die vier Platten 34 bilden die Seiten der im Wesentlichen polygonalen Austrittsgeometrie 40 (15-16).
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Der Übergangsabschnitt 36, einschließlich der ungefähr dreieckigen gekrümmten Fassetten 37, kann an dem Hauptkörperabschnitt 38, einschließlich der Platten 34, angeschweißt sein. Der Körper 42, der durch den Übergangsabschnitt 36 und den Hauptkörper 38 gebildet ist, kann in einigen Ausführungsformen aus Walzstahl hergestellt sein.
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In dem hierin verwendeten Sinne bezeichnen die Ausdrücke „erste“, „zweite“ und dergleichen keine Reihenfolge, Menge oder Wichtigkeit, sondern werden vielmehr dazu verwendet, ein Element von einem anderen zu unterscheiden, und die Ausdrücke „ein“ und „eine“ bezeichnen hierin keine Mengenbeschränkung, sondern bezeichnen die Gegenwart wenigstens eines der in Bezug genommenen Elemente. Die Modifizierung „etwa“, wie sie in Verbindung mit einer Menge verwendet wird, ist einschließlich des angegebenen Wertes und weist die durch den Kontext vorgegebene Bedeutung auf (z.B. enthält sie den Fehlergrad, der mit einer Messung der speziellen Größe verbunden ist). Die Endung „(e)“ bzw. „(en)“, wie sie hierin verwendet wird, soll sowohl die Einzahl als auch die Mehrzahl des Ausdrucks, den sie modifiziert, umfassen, wodurch ein oder mehrere dieser Elemente enthalten sind (z.B. umfasst das/die Metall(e) ein oder mehrere Metalle). Bereiche, die hierin offenbart sind, sind inklusiv und unabhängig kombinierbar (z.B. schließen Bereiche von „bis zu etwa 25 mm oder insbesondere etwa 5 mm bis etwa 20 mm“ die Endpunkte und alle Zwischenwerte der Bereiche von „etwa 5 mm bis etwa 25 mm“, etc. mit ein) .
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Während verschiedene Ausführungsformen hierin beschrieben sind, wird anhand der Beschreibung erkannt, dass verschiedene Kombinationen der Elemente, Veränderungen oder Verbesserungen an diesen von Fachleuten vorgenommen werden können und innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Folglich besteht die Absicht, dass die Erfindung nicht auf die spezielle Ausführungsform beschränkt sein soll, die als die beste Art, die zur Ausführung dieser Erfindung angedacht ist, offenbart ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umfasst, die in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallen.
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Es sind eine Dampfturbineneinlassanordnung und ein Verfahren zum Aufbau derselben offenbart. In einer Ausführungsform ist ein kreisringförmiger Ring gemeinsam mit einem Körper geschaffen, der an einer distalen Fläche des kreisringförmigen Ringes befestigt ist und sich von dieser aus distal erstreckt. Der Körperabschnitt weist eine gekrümmte Eintrittsgeometrie an dem proximalen Ende benachbart zu dem kreisringförmigen Ring und Übergänge zu einer im Wesentlichen polygonalen Austrittsgeometrie an einem distalen Ende auf.
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Teileliste:
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- 10
- Kreisringförmiger Ring
- 12
- Erster hohler Halbzylinder
- 13
- Distale/Stromabwärtige Seite von 10
- 14
- Zweiter hohler Halbzylinder
- 16
- In Längsrichtung halbierter Zylinder
- 25
- Im Wesentlichen dreieckige Zwischenräume
- 26
- Stromaufwärtiges proximales Ende / stromaufwärtige proximale Richtung
- 28
- Stromabwärtiges distales Ende / stromabwärtige distale Richtung
- 32
- Bogenförmige Öffnung
- 34
- Platte
- 36
- Übergangsabschnitt
- 37
- Dreieckige gekrümmte Fassette
- 38
- Hauptkörperabschnitt
- 39
- Spitze
- 40
- Polygonale Austrittsgeometrie
- 42
- Körper (36+38)
- 43
- Proximaler Abschnitt
- 44
- Erste horizontale Ebene (oben)
- 45
- Distaler Abschnitt
- 46
- Zweite horizontale Ebene (unten)
- 48
- Erste vertikale Ebene (an 12)
- 50
- Zweite vertikale Ebene (an 14)
- 52
- Gekrümmte Eintrittsgeometrie
- 54
- Im Wesentlichen eiförmiger Grundriss
- 56
- Dritte Ebene
- 58
- Vierte Ebene
- 60
- Fünfte Ebene
- 62
- Sechste Ebene
- 64
- Rechteckiger Grundriss
- 66
- Proximaler Rand
- 68
- Distaler Rand
- 70
- Proximaler Abschnitt
- 72
- Siebte Ebene
- 74
- Vordere Hälfte
- 76
- Hintere Hälfte
- 78
- Zwischenraum
- 80
- Diskontinuität
- 100
- Mittellinie
- 102
- Einlass
- 104
- Zufuhrleitung
- 106
- Eintritt
- 108
- Austritt
- 110
- Einlassanordnung
