IT8224874A1 - Disposizione di percezione della temperatura della cavita' d'un disco di turbina - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: ?DISPOSIZIONE DI PERCEZIONE DELLA TEMPERATURA DELLA CAVITA D 'UN DISCO DI TURBINA"

RIASSUNTO

Una disposizione per percepire la temperatura di una cavit? d'interstadio 24 comprende una sonda 44 estraibile per la temperatura, avente una parte d'estremit? 46 di percezione, radialmente interna* disposta in un foro 40 in un involucro di chiusura a tenuta 22, il foro 40 ricevendo il flusso di fluido che passa in derivazione che entra nel condotto di passaggio in derivazione 34 da una posizione intermedia lungo l'estensione assiale d'un percorso di perdite a tenuta 32 tra le zone rispet tivamente a monte e a valle 24a e 24b della cavit? d'interstadio. Tali componenti formano collettivamente l'impianto autoaspirante di misurazione della temperatura della guarnizione a tenuta della cavit? del disco?

TESTO DELLA DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce alle tecniche di percezione della temperatura in turbine e in particolare alla perce zione di temperatura in una cavit? d'interstadio.

La percezione della temperatura in varie posizioni in turbine a gas ? descritta nel seguenti brevetti statunitensi: 2.741.919; 3.167.960; 3.348.414 e 3.788.143. Delle varie posizioni nelle quali le temperature vengono percepite nella turbina soltanto il brevetto citato per ultimo si riferisce alla percezione della temperatura della cavit? d'interstadlo d'una turbina. Come specifica correttamente tale brevetto, uno del componenti pi? critici della turbina a gas ? il disco del rotore, che ? esposto a elevate sollecitazioni centrifughe e a ?ievate temperature e pertanto ? vantaggioso avere un'indicazi?ne continua della temperatura del metallo che forma il disco d?i rotore. Tale brevetto si riferisce cosi alla realizzazi?ne d'una apparecchiatura per percepire l? temperature del fluido della cavit? d'interstadlo che riflette la temperatura del metallo del disco. In tale brevetto il complesso di sonda della temperatura comprende una parte d?estremit? flessibile che comanda l'elemento di percezione della temperature in una delle zone ?deidd?tte di tenuta formata tra il lato ? valle d'una struttura d?inv?lucro di chiusura a tenuta ? il disco del rotore che si affaccia ad essa.

Una disposizione secondo la presente Invenzione serve ad un'esigenza diversa, per il fatto che, mentre il brevetto citato si riferisce alla misurazione della temperatura in quella parte della cavit? attraverso la quale passa il refrigerante gassoso per Raffreddare il disco a valle, con la presente invenzione la temperatura misurata indica l'ambiente che circonda elementi che avranno temperature che riflettono pi? strettamente le temperature del metallo del disco del rotore?

Secondo la presente Invenzione un complesso di sonda per la temperatura avente una forma rettilinea ? munito d'un elemento di percezione della temperatura in corrispondenza della sua estremit? interna che ? disposta In.un foro diretto radialmente nella struttura d'involucro a tenuta ed attraverso il quale il fluido viene blpassato da una posizione intermedia lungo un per corso di perdite formato tra la struttura d'involucro di chiusura a tenuta e il rotore che si affaccia ad essa, il percorso di perdite essendo munito d'un mezzo di tenuta che limita le perdite attraverso esso e una piccola parte delle perdite essendo fatta passare in derivazione oltre l'elemento di percezione e fino alla zona a valle della cavit? d'interstadio.

L'unica figura ? una sezione parziale e parzialmente interrotta d'una parte d'una turbina a gas avente una singola cavit? d'interstadio e munita d'una disposizione di percezione della temperatura secondo l'invenzione?

Per quanto l'invenzione sia descritta con riferimento ad una turbina a gas tipica, sti intende che essa pu? essere impiegata in turbine a vapore o altre strutture analoghe che happo condizioni ambientali che renderebbero l'invenzione utile per esse.

Poich? le parti principali illustrate sono tipiche di turbine a gas per gli scopi della presente invenzione, tali parti principali saranno descritte soltanto in generale, poich? il loro rapporto con le altre parti ed il loro funzionamento sono noti agli esperti della tecnica.

Un cilindro o Involucro esterno 10 di turbina circonda un anello di paletta 12 e una struttura relativa (non mostrata) e nella quale, in una direzione radialmente interna, sono disposte le palette di rotore 14 in una disposizione ordinata anulare sulle periferie dei dischi 16 del rotore che sono fissati insieme in un punto intermedio in modo da formare una parte del rotore 16. Le palette di statore 20 sono anch'esse disposte in una disposizione anulare radialmente all*interno dell'anello 12 di paletta, l'anello interno delle palette di statore essendo in un rapporto nel complesso a tenuta con quella che ? qui chiamata la struttura d'involucro a tenuta 22 che ? disposta nella cavit? d 'interstadio formata tra 1 due dischi 16 del rotore. La direzio ne di passaggio attraverso la turbina ?, come indicato dalla freccia direzionale, a sinistra della figura, cosicch? la zona 24a ? la zona a monte della cavit?,e la 24b ? la zona a valle della cavit?.

Come ? tipico con turbine ? gas del tipo al quale ? applicabile l'invenzione, la faccia radialmente interna 26 della struttura d'involucro a tenuta 22 ? munita di un mezzo di tenuta, per esemplo la guarnizione a labirinto 28 che sporge verso la faccia 30 rivolta radialmente verso l'esterno del rotore 18, C?si la guarnizione di tenuta nel percorso di perdite 32, definita tra le parti frontali, limita la velocit? di passaggio del fluido dalla zona a monte 24a a pressione maggiore nella cavit? d'interstadl^ alla zona a valle 24b a pressione minore della cavit? d'interstadio.

Ora, secondo il concetto a base della presente invenzione, mentre la misura della temperatura del fluido nelle zone a monte o a valle 24a o 24b rifletter? in modo ragionevole la temperatura del metallo del disco del rotore, tali zone sono anche soggette alla stratificazione del fluido provocata da flussi localizzati caldi e freddi nella disposizione di passaggio complessa.

Ora lo scopo della presente invenzione ? d'ottenere dal passaggio nel percorso di perdite 32 una percezione considerevolmente pi? precisa della temperatura che riflette la temperatura del metallo del rotore, grazie alla mescolazione del flusso dovuta alla rotazione del rotore e all'ulteriore mescolazione del flusso a causa di un effetto di'strozzatura quando il fluido pas. sa attraverso il percorso di perdite e per effetto della 'gu <arn?zione Aabirinto. La temperatura del flusso in tale circuito comprenderli percorso di perdite 32 sar? influenzata n?l?uo passag gio dal colletto di tenuta 18a'?dei.Misco e dai brac?i'Jdi tenuta 18b del disco,-cosicch?'^la temperatura del refrigerante gassoso misurata sar? indicativa dell'.ambiente che circonda5tali parti.

Cos? secondo la?presente invenzione, la struttura d'involucro di tenuta ? munita*d'un canale^di ?scarico indicatinel suo complesso con 34 che ha un'estremit? a monte 36 in un? posizione intermedia lungo ?il percorso di perdite ed un 'estremit? a valle 38 aperta verso la zona a valle 24b della cavit? d'interstadlo. Il canale di scarico comprende un certo numero di fori d'intercollegamento nella struttura d'involucro a tenuta e comprende un foro che ? diretto radialmente 40 e che, vicino alla sua estremit? radialmente esterna, ? in comunicazione, attraverso un orifizio 42 d'aspirazione di diametro ridotto, con l'estremit? a valle del condotto. E' in tale foro diretto radialmente 40 che ? disposta la prima estremit? 46 del complesso di sonda 44 munito dell'elemento di percezione della temperatura. Nel caso di strutture commerciali in cui ? incorporata la presente invenzione, l'elemento di percezione della temperatura comprende una termocoppia racchiusa entro il tubo di diametro relativamente piccolo, anch'esso indicato con 46.

Il complesso di sonda, indicato nel suo assieme con 44, comprende degli elementi tubolari concentrici che funzionano da scher mi per il filo di termocoppia e forniscono una configurazione ret tlllnea per facilitare un posizionamento preciso dell'estremit? interna 46, la sonda estendendosi dall'esterno della turbina e radialmente verso l'interno nelle turbina, con l'estremit? 46 nel foro diretto radialmente 40. Il tubo 46 d'estremit?, di diametro ridotto, del complesso ? collegato preferibilmente con una giunzione eonica ed un tub? esterno 48 di diametro maggiore che si e stende fuori attraverso la paletta cava 20 di statore, attraverso l'anello 12 di paletta di rotore ed attraverso l'Involucro esterno 10, sino ad una posizione all'esterno dell'involucro di turbina, una molla di compressione 50 circondando il tubo 48 e forzando la giunzione conica munita della guarnizione a tenuta 52 in rapporto strettamente accoppiato con la parte d?estremit? radialmente esterna del foro 40* La guarnizione di tenuta 52 impedisce la contaminazione del flusso di passaggio in derivazione nel foro 40 da parte del flusso di raffreddamento estraneo in modo da ridurre al minimo gli errori di conduzione, convezione e radiazione nella campionatura della temperatura* La parte 46?di estremit?, di diametro ridotto, contenente la termocoppia fornisce un coefficiente di trasferimento del calore relativam?nte elevato ed ? di lunghezza sufficiente a ridurre al minimo l'errore di conduzione nelle letture di temperatura mediante"la termocoppia interna* -Il diametro dell?orifizio d'aspirazione 42 ? scelto in modo da dare la minima portata^ che sar? adeguata a fornire il trasferimento di calore richiesto alla punta della termocoppia,as sicurando cos? la precisione neria^mTsuraztone della^temperatura.

Da quanto sopra risulta evfd?nt??che la disposizione secondo l'invenzione fornisce un sist?maLdi misurazione deir?- "temperatura mediante sonda a termocoppia che campione le condizioni^ambientagli della zone-'della cavit? "del^disco, grazie alla caratteristica di campionatura"autoasplashte?*prevista entro la configurazione d'involucro ? tenuta mostrata?'*Contemporaneamente il sisterna di sonda a termocoppia pu? essere facilmente sostituito o controllato senza smontare uno qualsiasi dei componenti*fonda

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI

   1 ? In una turbina avente un rotore con i suoi dischi di rotore vicini che formano una cavit? d*interstadio, una disposizione per percepire la temperatura nella cavit? comprendente: una struttura d'involucro a tenuta nella cavit? che separa la zona a monte delle cavit? dalla sua zona a valle, ed avente le sue parti rivolte radialmente verso l'interno che formano con la parte rivolta radialmente verso l'esterno del rotore un per corso di perdite di fluido tra le zone a monte e a valle;

   un mezzo di tenuta nel percorso di perdite per limitare il grado di perdite attraverso esso;

   dei mezzi che formano un condotto di scarico a partire da una posizione intermedia lungo il percorso di perdite fino alla zona a valle; e

   dei mezzi per percepire la temperatura del fluido che passa attraverso il condotto.
2. 2. Disposizione secondo la riv. 1, in cui:

   il condotto di scarico comprende dei fori dMntercollegamento nella struttura d'involucro di chiusura a tenuta.
3. 3. Disposizione secondo la riv. 2, in cui tali fori comprendono un foro diretto radialmente.
4. 4. Disposizione secondo la riv. 3, comprendente una serie di tubi di schermo collegati tra loro in una configurazione ret tilinea ed avente un elemento di percezione della temperatura in una sua parte d'estremit?, tale complesso estendendosi dall'esterno della turbina ed avendo tale sua parte d'estremit? disposta nel foro diretto radialmente.
5. 5. Disposizione secondo la riv.4, in cui tale parte d'estremit? ha un diametro ridotto rispetto al resto dei tubi,
6. 6. Disposizione secondo la riv. 5, comprendente una seconda guarnizione a tenuta in corrispondenza della giunzione della parte di diametro ridotto con il tubo vicino, tale seconda guarnizione a tenuta alloggiando nella parte d'estremit? radialmente esterna del foro diretto radialmente.
7. 7. Disposizione secondo la riv. 6 comprendente del mezzi che spingono la seconda guarnizione a tenuta in una posizione alloggiata nel foro.