ITCO20130001A1

ITCO20130001A1 - Involucro interno per motore a turbina a vapore

Info

Publication number: ITCO20130001A1
Application number: IT000001A
Authority: IT
Inventors: Enrico Giusti; Marco Grilli; Enzo Imparato
Original assignee: Nuovo Pignone Srl
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2014-07-24
Also published as: EP2948631A1; US20190040763A1; CA2898394A1; CA2898394C; US10844748B2; US10094245B2; WO2014114657A1; CN105102764A; MX2015009480A; KR20150108379A; KR102170571B1; RU2688093C2; JP6329565B2; PL2948631T3; BR112015016222A8; EP2948631B1; US20140205435A1; JP2016504528A; MX361530B; RU2015128287A

Description

INNER CASING FOR STEAM TURBINE ENGINE / INVOLUCRO INTERNO PER MOTORE A TURBINA A VAPORE ARTE NOTA

L'oggetto divulgato dal presente si riferisce a motori a turbina a vapore e, piÃ¹ specificatamente, a un corpo interno per i motori a turbina a vapore.

In determinate applicazioni le turbine a vapore possono comprendere diverse sezioni progettate per essere assemblate durante l'installazione. Ad esempio ogni turbina a vapore puÃ² comprendere un corpo esterno e un corpo interno inserito nel primo. Inoltre la turbina a vapore puÃ² comprendere un tamburo di reazione che preveda molteplici stadi di reazione, nel qual caso il tamburo di reazione puÃ² essere integrato o separato dal corpo interno. Il corpo interno puÃ² essere una cinghia di vapore con ammissione ad arco parziale o ad arco completo, destinata a uno stadio di impulsi. L'assemblaggio di questi numerosi componenti Ã ̈ costoso. L'assemblaggio di questi numerosi componenti puÃ² inoltre limitare l'efficacia delle tenute in tutta la turbina a vapore (p. es. limitando i diametri della tenuta del tamburo di bilanciamento e della tenuta del tamburo di recupero del vapore).

BREVE DESCRIZIONE

Di seguito Ã ̈ fornito un riepilogo di determinate forme di realizzazione commisurate per campo di applicazione con l'invenzione originariamente rivendicata. Queste forme di realizzazione non intendono limitare il campo di applicazione dell'invenzione rivendicata, ma intendono piuttosto fornire soltanto un breve riepilogo di possibili forme dell'invenzione. Di fatto l'invenzione puÃ² comprendere una serie di forme che possono essere simili o differenti dalle forme di realizzazione illustrate di seguito.

Secondo una prima forma di realizzazione, un sistema comprende una turbina a vapore. La turbina a vapore comprende un corpo esterno e un corpo interno inserito nel primo. Il corpo interno Ã ̈ suddiviso orizzontalmente in una direzione assiale in una porzione di corpo interno superiore e una porzione di corpo interno inferiore. La turbina a vapore comprende inoltre uno stadio di impulsi disposto nel corpo interno, nel qual caso il corpo interno Ã ̈ configurato in modo da fornire un'ammissione ad arco completo di un fluido allo stadio di impulsi. La turbina a vapore comprende inoltre almeno uno stadio di reazione provvisto di molteplici palette. Lo stadio di reazione (almeno uno) Ã ̈ integrato nel corpo interno.

Secondo una seconda forma di realizzazione, un sistema comprende un corpo interno di turbina a vapore, configurato in modo da essere disposto internamente a un corpo esterno di una turbina a vapore. Il corpo interno di turbina a vapore Ã ̈ suddiviso orizzontalmente in una direzione assiale in un corpo interno superiore, dotato di una porzione di flangia superiore, e in una porzione interna inferiore, dotata di una porzione di flangia inferiore. Le porzioni di flangia superiore e inferiore costituiscono una flangia suddivisa orizzontalmente. Il corpo interno della turbina a vapore Ã ̈ configurato in modo da essere disposto attorno a uno stadio di impulsi e da fornire un'ammissione ad arco completo di un fluido allo stadio di impulsi. Il corpo interno di turbina a vapore Ã ̈ inoltre configurato in modo da essere integrato con almeno uno stadio di reazione (e disposto attorno al medesimo) dotato di molteplici palette.

Secondo una terza forma di realizzazione, un sistema comprende una turbina a vapore. La turbina a vapore comprende un corpo esterno e un corpo interno suddiviso orizzontalmente, disposto all'interno del primo. Il corpo interno suddiviso orizzontalmente comprende una porzione di corpo interno superiore, dotata di una porzione di flangia superiore, e una porzione di corpo interno inferiore, dotata di una porzione di flangia inferiore. Le porzioni di flangia superiore e inferiore costituiscono una flangia suddivisa orizzontalmente. Il corpo interno suddiviso orizzontalmente comprende inoltre molteplici condotti del vapore, che definiscono un percorso del flusso di fluido attraverso le porzioni di corpo interno superiore e inferiore. Il percorso del flusso di fluido Ã ̈ configurato in modo da fornire un'ammissione ad arco completo di un fluido a uno stadio di impulsi, attraverso il percorso del flusso di fluido. Almeno un condotto del vapore comprende una porzione di condotto del vapore superiore, disposta nella porzione di corpo interno superiore, e una porzione di condotto del vapore inferiore, disposta nella porzione di corpo interno inferiore. Le porzioni del condotto del vapore, superiore e inferiore, costituiscono un'interfaccia sigillata tra la porzione di flangia superiore e quella inferiore, per bloccare l'eventuale perdita di fluido attraverso l'interfaccia sigillata. L'interfaccia sigillata comprende una tenuta ad anello disposta tra le porzioni, superiore e inferiore, del condotto del vapore e un meccanismo antirotazione, disposto attraverso una porzione della tenuta ad anello, per bloccare la rotazione della tenuta ad anello in relazione alle porzioni, superiore e inferiore, del condotto del vapore.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Queste e altre caratteristiche, aspetti e vantaggi della presente invenzione saranno meglio compresi leggendo la seguente descrizione dettagliata, che fa riferimento ai disegni allegati, in cui caratteri simili rappresentano parti simili in tutti i disegni, laddove:

la FIG. 1 Ã ̈ una vista laterale in sezione trasversale di una forma di realizzazione di una porzione di un motore a turbina a vapore, dotata di un corpo interno suddiviso orizzontalmente;

la FIG. 2 Ã ̈ una vista in prospettiva di una forma di realizzazione del corpo interno suddiviso orizzontalmente della FIG. 1;

la FIG. 3 Ã ̈ una vista dall'alto di una forma di realizzazione del corpo interno suddiviso orizzontalmente della FIG. 2;

la FIG. 4 Ã ̈ una vista dal basso di una forma di realizzazione del corpo interno suddiviso orizzontalmente della FIG. 2;

la FIG. 5 Ã ̈ una vista in sezione trasversale di una forma di realizzazione del corpo interno suddiviso orizzontalmente, lungo la linea 5-5 della FIG. 2, che illustra i condotti del vapore disposti nel corpo interno;

la FIG. 6 Ã ̈ una vista parziale in sezione trasversale di una forma di realizzazione del corpo interno suddiviso orizzontalmente, entro la linea 6-6 della FIG. 5, che illustra un'interfaccia di tenuta tra la porzione del condotto superiore e quella inferiore di uno dei condotti del vapore e

la FIG. 7 Ã ̈ una vista parziale dall'alto in prospettiva di una forma di realizzazione dell'interfaccia di tenuta disposta su una porzione inferiore del corpo interno suddiviso orizzontalmente, dotata di una tenuta ad anello e di un meccanismo anti-rotazione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Di seguito saranno descritte una o piÃ¹ forme di realizzazione specifiche della presente invenzione. PoichÃ© l'intenzione Ã ̈ fornire una descrizione dettagliata di queste forme di realizzazione, Ã ̈ possibile che nelle specifiche non siano descritte tutte le caratteristiche di una implementazione reale. Occorre osservare che nello sviluppo di un'ipotetica implementazione reale, ad esempio nel'ambito di un progetto tecnico, Ã ̈ necessario prendere numerose decisioni specifiche della singola implementazione per poter realizzare gli obiettivi specifici degli sviluppatori, quali la conformitÃ con limitazioni correlate con il sistema e gli aspetti commerciali, che possono variare da un'implementazione all'altra. Occorre inoltre osservare che uno sviluppo di tal genere puÃ² essere complesso e puÃ² richiedere molto tempo, anche se sarebbe in ogni caso un'attivitÃ di routine che prevederebbe fasi di progettazione, fabbricazione e produzione per coloro che possiedono competenze ordinarie che beneficiano di questa divulgazione.

In fase di introduzione di elementi di forme di realizzazione diverse della presente invenzione, gli articoli determinativi e indeterminativi alla forma singolare e le espressioni "citato/detto/suddetto" sono da intendersi anche riferiti alla forma plurale di detti elementi. Le espressioni "comprendente", "incluso" e "dotato di" esprimono il concetto di inclusione e indicano che possono essere presenti ulteriori elementi oltre a quelli elencati.

La presente divulgazione riguarda le turbine a vapore (p. es. turbine a vapore ad alta pressione che utilizzano vapore vivo fino a circa 140 bar), che presentano un corpo interno suddiviso orizzontalmente. La turbina a vapore comprende un corpo esterno e un corpo interno inserito nel primo. Il corpo interno Ã ̈ suddiviso orizzontalmente in una direzione assiale (p. es. lungo una flangia suddivisa orizzontalmente) in una porzione di corpo interno superiore (p. es. dotata di una porzione di flangia superiore) e in una porzione di corpo interno inferiore (p. es. dotata di una porzione di flangia inferiore). La flangia suddivisa orizzontalmente puÃ² ridurre i costi associati all'assemblaggio della turbina a vapore, consentendo di avere al contempo diametri maggiori della tenuta del tamburo e della tenuta del tamburo del recupero vapore. Il corpo interno comprende uno o piÃ¹ stadi di reazione integrati nel corpo interno. Gli stadi di reazione integrati possono limitare la pressione esercitata sul corpo esterno. La turbina a vapore comprende uno stadio di impulsi (p. es. una serie di palette mobili disposte posteriormente a un ugello) disposto nel corpo interno a monte di uno o piÃ¹ stadi di reazione (p. es. file alternanti di palette fisse). La turbina a vapore comprende inoltre una pluralitÃ di condotti del vapore che definisce un percorso del flusso di fluido (p. es. un percorso di flusso del vapore) attraverso le porzioni di corpo superiore e interno, per fornire un'ammissione ad arco completo (p. es. ammissione del fluido interamente intorno al rotore oppure con circa 360 gradi di ammissione) del fluido (p. es. vapore) allo stadio di impulsi. L'ammissione ad arco completo sullo stadio di impulsi riduce al minimo le sollecitazioni esercitate sulle palette rotanti dello stadio di impulsi, mantenendo al contempo elevato il flusso della massa di vapore. In alcune forme di realizzazione uno o piÃ¹ tra i condotti del vapore (p. es. i passaggi per il vapore) comprendono una porzione di condotto del vapore superiore (p. es. una struttura dotata di un passaggio per il vapore), disposta nel corpo interno superiore, e una porzione del condotto del vapore inferiore (p. es. una struttura dotata di un passaggio per il vapore), disposta nella porzione dÃ¬ corpo interno inferiore, che formano un'interfaccia sigillata tra le porzioni di flangia superiore e inferiore, per bloccare eventuali perdite di fluido attraverso l'interfaccia sigillata. In alcune forme di realizzazione l'interfaccia sigillata comprende una tenuta ad anello e un meccanismo anti-rotazione disposti attraverso una porzione della tenuta ad anello, per bloccare la rotazione della tenuta ad anello in relazione alla porzione del condotto del vapore superiore e inferiore. L'interfaccia sigillata puÃ² contribuire a convogliare il fluido (p. es. vapore) verso le porzioni inferiori del condotto del vapore. In alcune forme di realizzazione il corpo interno comprende un fermo (p. es. un fermo contro la spinta assiale) che si interfaccia con una porzione (p. es. una sporgenza) del corpo esterno. Nella fattispecie una porzione di fermo superiore (p. es. comprendente una scanalatura) puÃ² estendersi parzialmente stabilendo una relazione circonferenziale rispetto a un asse di rotazione della turbina a vapore attorno a una superficie esterna della porzione di corpo interno superiore. Inoltre una porzione di fermo inferiore (p. es. comprendente una scanalatura) puÃ² estendersi parzialmente stabilendo una relazione circonferenziale rispetto a un asse di rotazione della turbina a vapore intorno a una superficie esterna della porzione di corpo interno inferiore. Il fermo puÃ² bloccare il movimento del corpo interno in relazione al corpo esterno in risposta alla forza assiale generata durante il funzionamento della turbina a vapore. In aggiunta, il fermo permette il passaggio di fluido (p. es. di vapore) tra le camere della turbina a vapore, consentendo cosÃ¬ il recupero della tenuta del vapore, con conseguente incremento dell'efficienza della turbina.

Esaminando ora i disegni, la FIG. 1 Ã ̈ una vista laterale in sezione trasversale di una forma di realizzazione di una porzione di un motore a turbina a vapore 10 (p. es. una turbina a vapore ad alta pressione) dotata di un corpo interno 12 suddiviso orizzontalmente. La turbina a vapore 10 puÃ² comprendere una serie di componenti, alcuni dei quali non sono illustrati e/o trattati per semplicitÃ . Nella trattazione seguente Ã ̈ possibile che sia fatto riferimento a una direzione radiale o asse 14, a una direzione assiale o asse 16 e a una direzione circonferenziale o asse 18 relativamente a un asse longitudinale o un asse di rotazione 20 del sistema turbina 10. Il corpo interno suddiviso orizzontalmente 12 e le sue caratteristiche associate, come descritto in maggiore dettaglio di seguito, possono ridurre i costi di assemblaggio della turbina a vapore 10, incrementando al contempo l'efficienza della turbina a vapore 10, grazie al potenziamento del tamburo di bilanciamento 74 e delle tenute del tamburo di recupero del vapore 72 per bloccare eventuali perdite di fluido (p. es. vapore).

La turbina a vapore 10 comprende un corpo esterno 22 e il corpo interno 12 disposto all'interno del corpo esterno 22. Generalmente il corpo interno 12 presenta una forma a tamburo e anulare cava. Il corpo interno 12 Ã ̈ suddiviso orizzontalmente nella direzione assiale 16 andando a formare una porzione di corpo interno superiore 24 (p. es. una mezza porzione o una porzione semicilindrica) e una porzione di corpo interno inferiore 26 (p. es. una mezza porzione o una porzione semicilindrica, si veda la FIG. 2). Come descritto di seguito in maggiore dettaglio, la porzione di corpo interno superiore 24 comprende una porzione di flangia superiore 76 e la porzione di corpo interno inferiore 26 comprende una porzione di flangia inferiore 82, che insieme formano una flangia suddivisa orizzontalmente 88 nella direzione assiale 16. Il corpo interno suddiviso orizzontalmente 22 e la flangia possono ridurre i costi di assemblaggio della turbina a vapore 10, potenziando al contempo il sistema di tenuta del tamburo di bilanciamento. Le porzioni di corpo interno superiore e inferiore 24, 26 comprendono entrambe una porzione a monte 28 e una porzione a valle 30 (p. es.

una porzione a tamburo, si veda la FIG. 2). Una tenuta 32 (p. es. una tenuta ad anello) si estende tra una superficie interna 34 del corpo esterno 22 e una superficie esterna 36 della porzione a monte 36 del corpo interno superiore 24. La tenuta 32 definisce un passaggio 38 per un fluido (p. es. vapore, diretto nel corpo interno.12 dopo essere defluito dal corpo esterno 22).

La porzione a monte 28 del corpo interno 12 Ã ̈ disposta attorno a uno stadio di impulsi 40 (p. es. uno stadio di impulsi ad alta pressione.) ubicato a monte di una pluralitÃ di stadi di reazione 42 integrati all'interno (ovvero facenti parte) della porzione a valle 30 del corpo interno 12. Lo stadio di impulsi 40 comprende uno o piÃ¹ ugelli 44 e una o piÃ¹ file di palette mobili o rotanti 46, accoppiate a un componente rotante 47 (p. es. un albero o un rotore) che ruota intorno all'asse di rotazione 20. Il corpo interno 12 comprende una pluralitÃ di condotti del vapore 48 (p. es. condotti interni) che definisce un percorso del flusso di fluido 50 (p. es. un percorso del flusso del vapore) attraverso le porzioni di corpo superiore e interno 24, 26, per fornire un'ammissione ad arco completo (p. es. 360 gradi circa) di fluido (p. es. vapore) diretto verso lo stadio di impulsi 40. L'ammissione ad arco completo sullo stadio di impulsi 40 puÃ² ridurre al minimo le sollecitazioni esercitate sulle palette rotanti 46. In alcune forme di realizzazione uno o piÃ¹ condotti del vapore 48 comprendono una porzione di condotto del vapore superiore 112, 114 disposta nella porzione di corpo interno superiore 24 e una porzione di condotto del vapore inferiore 116, 118 disposta nella porzione di corpo interno inferiore 26. Le porzioni di condotto del vapore interno superiore e inferiore 112, 114, 116, 118 possono formare un'interfaccia sigillata 126 (p. es. nel punto in cui la flangia 88 si divide) per bloccare le eventuali perdite di vapore attraverso l'interfaccia sigillata 126. Come descritto in maggiore dettaglio di seguito, l'interfaccia sigillata 126 puÃ² comprendere una tenuta ad anello 128 e un meccanismo anti-rotazione 136 per bloccare la rotazione della tenuta ad anello 128 in relazione alle porzioni di condotto superiore e inferiore 112, 114, 116, 118. Il sistema di tenuta sulla flangia suddivisa orizzontalmente 88 puÃ² convogliare il fluido (p. es. vapore) sulle porzioni di condotto del vapore inferiore 116, 118.

Come citato in precedenza, la pluralitÃ di stadi di reazione 42 Ã ̈ integrata all'interno (ovvero fa parte) della porzione a valle 30 del corpo interno 12. La porzione a valle 30 del corpo interno 12 Ã ̈ disposta in assetto circonferenziale 18 (p. es. 360 gradi circa) attorno alla pluralitÃ di stadi di reazione 42 comprendente una pluralitÃ di palette 52. Nelle specifico, palette mobili 54 sono collegate all'elemento rotante 47 e palette fisse 56 sono collegate al corpo interno 12. Le palette mobili 54 e le palette fisse 56 sono disposte alternativamente nella direzione assiale 16, nel qual caso ogni fila comprende una o piÃ¹ palette mobili 54 o palette fisse 56. L'integrazione della pluralitÃ di stadi di reazione 42 nel corpo interno 12 puÃ² limitare la pressione esercitata sul corpo esterno 22.

Il corpo interno 12 comprende inoltre un fermo 58, che si interfaccia con una porzione 60 (p. es. una sporgenza) del corpo esterno 22, che si estende dalla superficie interna 34. Il fermo 58 comprende una scanalatura 62 (p. es. una scanalatura a forma di "u") che riceve la sporgenza 60 del corpo esterno 22. La scanalatura 62 si interfaccia con la sporgenza 60 per bloccare il movimento del corpo interno 12 in relazione al corpo esterno 22, in risposta a una forza assiale generata durante il funzionamento della turbina a vapore 10. Nella fattispecie la scanalatura 62 circonda parzialmente la sporgenza 60 per bloccare il movimento del corpo interno 12 nella direzione assiale 16. In alcune forme di realizzazione il fermo 58 comprende una porzione di fermo superiore 64 (si veda la FIG. 2) che si estende parzialmente in assetto circonferenziale 18 in relazione all'asse di rotazione 20 della turbina a vapore 20, attorno alla superficie esterna 36 della porzione a valle 30 della porzione di corpo interno superiore 24. Il fermo 58 comprende una porzione di fermo inferiore 66 (si veda la FIG. 2) che si estende parzialmente in assetto circonferenziale 18 in relazione all'asse di rotazione 20 della turbina a vapore 10, attorno a una superficie esterna della porzione a valle 30 della porzione di corpo interno inferiore 24. Il corpo interno 12 e il corpo esterno 22 definiscono una pluralitÃ di camere, p. es. una camera a monte 68 e una camera a valle 70. La sporgenza 60, disposta nel fermo 58, separa tra loro le camere 68, 70. PoichÃ© il fermo 58 (p. es. le porzioni di fermo superiore e inferiore 64, 66) si estende solo parzialmente in assetto circonferenziale 18 attorno al corpo interno 12, il fluido (p. es. vapore) puÃ² passare tra le camere 68, 70. Il passaggio di fluido tra le camere 68, 70 puÃ² potenziare il recupero della tenuta del vapore e incrementare l'efficienza della turbina.

Componenti aggiuntivi della turbina a vapore 10 comprendono un tamburo per il recupero di vapore 72 e un tamburo di bilanciamento 74. La porzione a monte 28 del corpo interno 12 Ã ̈ disposta in assetto circonferenziale 18 attorno al tamburo per il recupero di vapore 72. Il tamburo di bilanciamento 74 Ã ̈ ubicato in assetto assiale 16 a monte del corpo interno 12. Il tamburo di bilanciamento 74 mantiene l'equilibrio del componente rotante 47 della turbina a vapore 10 mediante regolazione della pressione (p. es. contropressione). Come citato in precedenza, il corpo interno suddiviso orizzontalmente 12 e le sue caratteristiche associate possono ridurre i costi di assemblaggio della turbina a vapore 10, incrementando al contempo l'efficienza della turbina a vapore 10, potenziando le tenute del tamburo di bilanciamento 74 e del tamburo per il recupero del vapore 72 per bloccare eventuali perdite di fluido (p. es. vapore).

Il fluido (p. es. vapore ad alta pressione) defluisce dal corpo esterno 22 verso il corpo interno 12 attraverso il passaggio 38 e si inserisce nel percorso del flusso del fluido 50 definito dai condotti del vapore 48 nel corpo interno 12. Il fluido pressurizzato nel percorso del flusso del fluido 50 Ã ̈ convogliato, mediante ammissione ad arco completo, verso lo stadio di impulsi 40, nel quale uno o piÃ¹ ugelli 44 indirizzano il fluido sulle palette mobili 46. Nell'attraversare gli ugelli 44 il fluido perde pressione ma aumenta di velocitÃ . La forza motrice del fluido che fuoriesce dagli ugelli 44 causa la rotazione delle palette mobili attorno al componente rotante 47 e all'asse di rotazione 20. In complesso, la velocitÃ netta del fluido aumenta quando sce dallo stadio di impulsi 40. Il fluido passa dallo stadio di impulsi 40 alla pluralitÃ di stadi di reazione 42. Il fluido scorre alternativamente attraverso le palette fisse e le palette mobili 54, 56 degli stadi di reazione 42. Le palette fisse 54 indirizzano il flusso di fluido verso le palette mobili 56. La forza motrice derivante dal flusso indirizzato produce la rotazione delle palette mobili in senso circonferenziale 18 attorno al componente rotante 47 e all'asse di rotazione 20. Dopo avere attraversato la pluralitÃ di stadi di reazione 42, il fluido esce dal corpo interno 12 della turbina a vapore 10.

Le FIGG. 2-4 sono, rispettivamente, viste in prospettiva, dall'alto e laterali di una forma di realizzazione del corpo interno suddiviso orizzontalmente 12 della FIG. 1. In generale il corpo interno 12 corrisponde alla descrizione fornita nella FIG. 1 precedente. Generalmente il corpo interno 12 presenta una forma di tamburo o una forma anulare cava (specialmente la porzione a valle 30). Il corpo 12 interno Ã ̈ suddiviso orizzontalmente nella direzione assiale 16, nella porzione di corpo interno superiore 24 e nella porzione di corpo interno inferiore 26. La porzione di corpo interno superiore 24 comprende una porzione di flangia superiore 76, che si estende in senso radiale 14 fuoriuscendo dai lati 78, 80 della porzione di corpo interno superiore 24, lungo l'asse assiale 16. La porzione di corpo interno inferiore 26 comprende una porzione di flangia inferiore 82, che si estende in senso radiale 14 fuoriuscendo dai lati 84, 86 della porzione di corpo interno inferiore 26, lungo l'asse assiale 16. Le porzioni di flangia superiore e inferiore 76, 82 costituiscono insieme una flangia suddivisa orizzontalmente 88 nella direzione assiale 16. Come citato in precedenza, il corpo interno suddiviso orizzontalmente 12 e la flangia 88 possono ridurre i costi di assemblaggio della turbina a vapore 10, potenziando al contempo il sistema di tenuta del tamburo di bilanciamento. Le porzioni di flangia superiore e inferiore 76, 82 comprendono aperture corrispondenti 90 per elementi di fissaggio (p. es. di tipo maschio e femmina) da utilizzarsi per fissare insieme le porzioni di flangia 76, 82 (e le porzioni di corpo interno superiore e inferiore 24, 26). In alcune forme di realizzazione gli elementi di fissaggio possono comprendere tiranti e bulloni di serraggio.

Entrambe le porzioni di corpo interno superiore e inferiore 24, 26 comprendono la porzione a monte 28 e la porzione a valle 30. La porzione a monte 28 di ciascuna rispettiva porzione di corpo interno 24, 26 si estende in senso radiale 14 fuoriuscendo dalle rispettive superfici esterne 36, 92 di ciascuna rispettiva porzione di corpo interno 24, 26. Nelle porzioni a monte 28 della porzione di corpo interno superiore e inferiore 24, 26 Ã ̈ ubicata la pluralitÃ di condotti del vapore 48 (si veda la FIG. 5) che definisce il percorso del flusso di fluido 50 (p. es. vapore), che fornisce l'ammissione ad arco completo del fluido verso lo stadio di impulsi 40. La porzione di corpo interno superiore 24 comprende le aperture 94, che consentono al fluido di penetrare nei condotti per il vapore 48 e nel corpo interno 12. Il numero di aperture 94 puÃ² essere compreso tra 1 e 10 o essere maggiore. Come illustrato nelle Figure 2 e 3, la porzione di corpo interno superiore 24 comprende 5 aperture 92. La porzione di corpo interno inferiore 26 comprende le aperture 96, che consentono al fluido di uscire dai condotti del vapore 48 e dal corpo interno 12. Il numero di aperture 96 puÃ² essere compreso tra 1 e 10 o essere maggiore. Come illustrato nelle Figure 3 e 4, la porzione di corpo interno inferiore 26 comprende 2 aperture 94.

Come citato in precedenza, il corpo interno 12 comprende inoltre il fermo 58, che si interfaccia con la porzione 60 (p. es. una sporgenza) del corpo esterno 22, che si estende dalla superficie interna 34. Il fermo 58 comprende la scanalatura 62 (p. es. una scanalatura a forma di "u") che riceve la sporgenza 60 del corpo esterno 22. La scanalatura 62 si interfaccia con la sporgenza 60 per bloccare il movimento del corpo interno 12 in relazione al corpo esterno 22, in risposta a una forza assiale generata durante il funzionamento della turbina a vapore 10. Nella fattispecie la scanalatura 62 circonda parzialmente la sporgenza 60, per bloccare il movimento del corpo interno 12 nella direzione assiale 16. Come illustrato nelle Figure 2 e 3, il fermo 58 comprende la porzione di fermo superiore 64, che si estende parzialmente in assetto circonferenziale 18 in relazione all'asse di rotazione 20 (si veda la FIG. 1) della turbina a vapore 20, attorno alla superficie esterna 92 della porzione a valle 30 (p. es. una porzione a forma di tamburo) della porzione di corpo interno superiore 24. Come illustrato nelle Figure 2 e 4, il fermo 58 comprende la porzione di fermo inferiore 66 (si veda la FIG. 2) che si estende parzialmente in senso circonferenziale 18 in relazione all'asse di rotazione 20 (si veda la FIG. 1) della turbina a vapore 20, attorno alla superficie esterna 92 della porzione a valle 30 (p. es. una porzione a forma di tamburo) della porzione di corpo interno inferiore 24. Il corpo interno 12 e il corpo esterno 22 definiscono una camera a monte 68 e una camera a valle 70 (si veda la FIG. 1). La sporgenza 60, disposta all'interno del fermo 58, separa tra loro le camere 68, 70. PoichÃ© il fermo 58 (p. es. le porzioni di fermo superiore e inferiore 64, 66) si estende solo parzialmente in assetto circonferenziale 18 attorno al corpo interno 12, il fluido (p. es. vapore) puÃ² passare tra le camere 68, 70 attorno alla zona periferica delle porzioni di fermo superiore e inferiore 64, 66, come indicato dalle frecce 98 (si vedano le Figure 3 e 4). Il passaggio di fluido tra queste camere 68, 70 puÃ² potenziare il recupero della tenuta del vapore e incrementare l'efficienza della turbina.

La FIG. 5 Ã ̈ una vista in sezione trasversale di una forma di realizzazione del corpo interno suddiviso 12, lungo una linea 5-5 della FIG. 2, che illustra i condotti del vapore 48 disposti nel corpo interno 12. In genere il corpo interno 12 corrisponde alla descrizione fornita nelle Figure 1-4. il corpo interno 12 puÃ² comprendere da 1 a 10 condotti del vapore o un numero ancora maggiore. Come illustrato, il corpo interno comprende 5 condotti del vapore 48 (p. es. i condotti 100, 102, 104, 106, 108). La pluralitÃ di condotti del vapore 48 definisce il percorso del flusso di fluido 50 (p. es. un percorso del flusso di vapore) attraverso le porzioni di corpo superiore e interno 24, 26, per fornire un'ammissione ad arco completo (p. es. di 360 gradi circa) del fluido (p. es. vapore) allo stadio di impulsi 40 (si veda la FIG.1). L'ammissione ad arco completo dello stadio di impulsi 40 puÃ² ridurre al minimo le sollecitazioni a carico delle palette rotanti 46. I condotti del vapore 100, 108, sono disposti attorno a una zona periferica 110 del corpo interno 12, mentre i condotti del vapore 120, 104, 106 sono disposti tra i condotti del vapore 100, 108. I condotti del vapore 100, 108 si estendono attraverso le porzioni di corpo interno superiore e inferiore 24, 26 della porzione a monte 28 del corpo interno 12. I condotti 100, 108 comprendono rispettivamente porzioni di condotto del vapore superiori 112, 114 e porzioni di condotto del vapore inferiori 116, 118, che forniscono un flusso di fluido allo stadio di impulsi 40 da entrambe le porzioni di corpo interno superiore e inferiore 24, 26. Le porzioni di condotto del vapore superiori 112, 114 stabiliscono inoltre una comunicazione fluida con condotti del vapore adiacenti 102, 104, 106 per fornire fluido a detti condotti 102, 104, 106 e successivamente allo stadio di impulsi 40. Inoltre i condotti del vapore 102, 104, 106 sono in grado di fornire fluido ai condotti del vapore 100 e 108. I condotti del vapore 102, 104, 106 comprendono soltanto le rispettive porzioni di condotto 120, 122, 124 disposte nella porzione di corpo interno superiore 24. Pertanto i condotti del vapore 102, 104, 106 forniscono fluido soltanto allo stadio di impulsi 40 tramite la porzione di corpo interno superiore 24.

Le rispettive porzioni di condotto del vapore superiori 112, 114 e le porzioni di condotto del vapore inferiori 116, 118 dei condotti del vapore 100, 108 costituiscono ognuna un'interfaccia sigillata 126 (p. es. nel punto in cui la flangia 88 si divide) per bloccare fluido attraverso l'interfaccia sigillata 126 (si veda inoltre la FIG. 6, che fornisce una vista dettagliata entro la linea 6-6 della FIG. 5). L'interfaccia sigillata 126 comprende una tenuta 128 (p. es. una tenuta ad anello). La tenuta ad anello 128 Ã ̈ disposta tra cavitÃ o scanalature 130, 132 (p. es. cavitÃ o scanalature ad anello) entro le porzioni di corpo interno superiore e inferiore 24, 26. La tenuta ad anello 128 comprende una zona periferica semi-ellittica 134 (p. es. semi-circolare). Le differenze di pressione tra l'interno e l'esterno dei condotti 100, 108 spingono la tenuta ad anello 128 (p. es. la zona periferica 134) verso l'esterno 135 (ovvero lontano dai condotti 100, 108) delle cavitÃ 130, 132. La tenuta ad anello 128 puÃ² essere realizzata in carbonio, grafite, carbonio-grafite o qualsiasi altro materiale che sia in grado di resistere alla temperatura e alla pressione di una turbina a vapore ad alta pressione 10. Come descritto in maggiore dettaglio di seguito, l'interfaccia sigillata comprende un meccanismo anti-rotazione, deputato al blocco della tenuta ad anello 128 in relazione alle porzioni di condotto del vapore superiori 112, 114 e inferiori 116, 118. Il sistema di tenuta (p. es. l'interfaccia sigillata 126) sulla flangia suddivisa orizzontalmente 88 puÃ² convogliare il fluido (p. es. vapore) sulle porzioni di condotto del vapore inferiori 116, 118.

La FIG. 7 Ã ̈ una vista dall'alto parziale in prospettiva di una forma di realizzazione dell'interfaccia di tenuta 126, disposta sulla porzione di corpo interno inferiore 26 del corpo interno suddiviso orizzontalmente 12, dotata della tenuta ad anello 128 e di un meccanismo anti-rotazione 136. Come raffigurato, la tenuta ad anello 128 Ã ̈ raffigurata per il condotto del vapore 100. Nello specifico la tenuta ad anello 128 Ã ̈ disposta nelle cavitÃ o nella scanalatura 132 (p. es. cavitÃ o scanalatura ad anello). Analogamente, la tenuta ad anello 128 Ã ̈ contenuta anche nella cavitÃ o scanalatura 130 della porzione di corpo interno superiore 24. Inoltre un'altra tenuta ad anello 128 puÃ² altresÃ¬ essere inserita nella cavitÃ o scanalatura 130 (p. es. cavitÃ o scanalatura ad anello) della porzione di corpo interno superiore 26 che definisce il condotto del vapore 100. La tenuta ad anello 128 corrisponde a quella descritta precedentemente nelle Figure 5 e 6. In aggiunta, la tenuta ad anello 128 comprende una cavitÃ 138 atta ad alloggiare il meccanismo anti-rotazione 136. La porzione di corpo interno inferiore 26 comprende una cavitÃ 140 adiacente (e allineata) alla cavitÃ 138, atta ad alloggiare il meccanismo anti-rotazione 136. Il meccanismo anti-rotazione 136 (p. es. un perno) Ã ̈ inserito nelle cavitÃ 138, 140 in modo che il meccanismo 136 risulti disposto attraverso una porzione della tenuta ad anello 128 allo scopo di bloccare il movimento circonferenziale 18 della tenuta ad anello 128 in relazione alle porzioni di condotto del vapore superiore e inferiore 112, 116 (si vedano le Figure 5 e 6). In determinate forme di realizzazione l'interfaccia di tenuta 126 puÃ² comprendere piÃ¹ di un meccanismo anti-rotazione 136 e cavitÃ corrispondenti 138, 140 per ciascuna tenuta ad anello 128. Ad esempio, ogni interfaccia di tenuta 126 puÃ² comprendere da 1 a 5 meccanismi anti-rotazione 136, o un numero maggiore, e cavitÃ corrispondenti 138, 140. Analogamente l'anello 128, come illustrato nella FIG. 7, puÃ² essere contenuto in simili cavitÃ o scanalature 130, 132 delle porzioni di corpo interno superiore e inferiore 24, 26 che definiscono il condotto del vapore 108 (si veda la FIG. 5). In aggiunta, la parte rimanente dell'interfaccia di tenuta 126 e del meccanismo antirotazione 136 possono essere simili per il condotto del vapore 108. Come citato in precedenza, il sistema di tenuta (p. es. un'interfaccia di tenuta 126) sulla flangia suddivisa orizzontalmente 88, puÃ² convogliare il fluido (p. es. vapore) sulle porzioni di condotto del vapore inferiori 116, 118.

Gli effetti tecnici delle forme di realizzazione divulgate comprendono la fornitura di un corpo interno suddiviso orizzontalmente 12 per una turbina a vapore ad alta pressione 10. Il corpo interno 12 comprende caratteristiche atte a ridurre i costi di assemblaggio della turbina a vapore 10, aumentando al contempo l'efficienza della turbina a vapore 10, tramite il potenziamento delle tenute del tamburo di bilanciamento 74 e del tamburo di recupero del vapore 72 per bloccare eventuali perdite di fluido (p. es. vapore). Ad esempio, il corpo interno 12 consente l'ammissione ad arco completo verso lo stadio di impulsi 40, per ridurre al minimo le sollecitazioni esercitate sulle palette rotanti 46. Il corpo interno 12 consente inoltre l'integrazione della pluralitÃ di stadi di reazione 42 nel corpo interno 12, per limitare la pressione esercitata sul corpo esterno 22. In aggiunta il corpo interno 12 comprende un sistema di tenuta, sulla flangia suddivisa orizzontalmente 88, atto a convogliare vapore sulle porzioni inferiori dei condotti del vapore 48.

La presente descrizione scritta si avvale di esempi per divulgare l'invenzione, inclusa la modalitÃ migliore, nonchÃ© per consentire a qualsiasi esperto in materia di attuare l'invenzione, compresi la realizzazione e l'utilizzo di qualsiasi dispositivo o sistema nonchÃ© l'esecuzione di qualsiasi metodo incluso. L'ambito brevettabile dell'invenzione Ã ̈ definito dalle rivendicazioni e potrebbe includere altri esempi escogitati da coloro che sono esperti in materia. Si intende che detti ulteriori esempi rientrano nell'ambito delle rivendicazioni se caratterizzati da elementi strutturali che non differiscono dal linguaggio letterale delle rivendicazioni, oppure nel caso in cui includano elementi strutturali equivalenti con differenze non significative rispetto ai linguaggi letterali delle rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI: 1. Sistema comprendente: una turbina a vapore comprendente: un corpo esterno e un corpo interno disposto all'interno del corpo esterno, laddove il corpo interno Ã ̈ suddiviso orizzontalmente in una direzione assiale in una porzione di corpo interno superiore e una porzione di corpo interno inferiore; uno stadio di impulsi disposto nel corpo interno, laddove il corpo interno Ã ̈ configurato in modo da fornire un'ammissione ad arco completo di un fluido allo stadio di impulsi; almeno uno stadio di reazione comprendente una pluralitÃ di palette, laddove lo stadio di reazione (almeno uno) Ã ̈ integrato nel corpo interno.
2. Il sistema della rivendicazione 1, nel quale lo stadio di impulsi Ã ̈ disposto nel corpo interno a monte dello stadio di reazione (almeno uno).
3. Il sistema della rivendicazione 1, nel quale il corpo interno comprende una pluralitÃ di condotti del vapore, che definisce un percorso del flusso di fluido attraverso le porzioni di corpo interno superiore e inferiore e il percorso del flusso di fluido Ã ̈ configurato in modo da fornire un'ammissione ad arco completo del fluido allo stadio di impulsi attraverso il percorso del flusso di fluido.
4. Il sistema della rivendicazione 3, nel quale il corpo interno comprende una flangia suddivisa orizzontalmente nella direzione assiale, la porzione di corpo interno superiore comprende una porzione di flangia superiore e la porzione di corpo interno inferiore comprende una porzione di flangia inferiore e le porzioni di flangia superiore e inferiore costituiscono la flangia.
5. Il sistema della rivendicazione 4, nel quale almeno un condotto del vapore, nell'ambito della pluralitÃ dei condotti del vapore, comprende una porzione di condotto del vapore superiore, disposta nella porzione di corpo interno superiore, e una porzione di condotto del vapore inferiore, disposta nella porzione di corpo interna inferiore, la porzione di condotto del vapore superiore e la porzione di condotto del vapore inferiore formano un'interfaccia sigillata tra le porzioni di flangia superiore e inferiore per bloccare eventuali perdite di fluido attraverso l'interfaccia sigillata e l'interfaccia sigillata comprende una tenuta da anello disposta tra le porzioni di condotto del vapore superiore e inferiore.
6. Il sistema della rivendicazione 1 , nel quale il corpo interno comprende un fermo che si interfaccia con una porzione del corpo esterno per bloccare il movimento del corpo interno in relazione al corpo esterno, in risposta a una forza assiale generata durante il funzionamento della turbina a vapore, laddove il fermo comprende una porzione di fermo superiore, che si estende parzialmente in senso circonferenziale in relazione a un asse di rotazione della turbina a vapore, attorno a una prima superficie esterna della porzione di corpo interno superiore, e una porzione di fermo inferiore, che si estende parzialmente in senso circonferenziale in relazione all'asse di rotazione attorno a una seconda superficie esterna della porzione di corpo interna inferiore.
7. Un sistema comprendente: un corpo interno di una turbina a vapore, configurato in modo da essere disposto in un corpo esterno di una turbina a vapore, laddove il corpo interno della turbina a vapore Ã ̈ suddiviso orizzontalmente in una direzione assiale in una porzione di corpo interno superiore, dotata di una porzione di flangia superiore, e in una porzione di corpo interno inferiore, dotata di una porzione di flangia inferiore, laddove le porzioni di flangia superiore e inferiore costituiscono una flangia suddivisa orizzontalmente, il corpo interno della turbina a vapore Ã ̈ configurato in modo da essere disposto attorno a uno stadio di impulsi e da fornire un'ammissione ad arco completo di un fluido allo stadio di impulsi e il corpo interno della turbina a vapore Ã ̈ configurato in modo da essere integrato con almeno uno stadio di reazione dotato di una pluralitÃ di palette e disposto attorno al medesimo stadio di reazione.
8. Il sistema della rivendicazione 7, nel quale il corpo interno della turbina a vapore Ã ̈ configurato in modo da essere disposto attorno allo stadio di impulsi, a monte di una posizione dello stadio di reazione (almeno uno).
9. Il sistema della rivendicazione 7, nel quale il corpo interno di una turbina a vapore comprende una pluralitÃ di condotti del vapore, che definisce un percorso del flusso di fluido attraverso le porzioni di corpo interno superiore e inferiore e il percorso del flusso di fluido Ã ̈ configurato in modo da fornire un'ammissione ad arco completo del fluido allo stadio di impulsi attraverso il percorso del flusso di fluido.
10. Un sistema comprendente: una turbina a vapore comprendente: un corpo esterno e un corpo suddiviso orizzontalmente, disposto all'interno del corpo esterno, laddove il corpo interno suddiviso orizzontalmente comprende: una porzione di corpo interno superiore, dotata di una porzione di flangia superiore; una porzione di corpo interno inferiore, dotata di una porzione di flangia inferiore, laddove le porzioni di flangia superiore e inferiore costituiscono una flangia suddivisa orizzontalmente e una pluralitÃ di condotti del vapore, che definisce un percorso del flusso di fluido attraverso le porzioni del corpo interno superiore e inferiore, laddove il percorso del flusso di fluido Ã ̈ configurato in modo da fornire un'ammissione ad arco completo di un fluido a uno stadio di impulsi attraverso il percorso del flusso di fluido, almeno un condotto del vapore comprende una porzione di condotto del vapore superiore, disposta nella porzione di corpo interno superiore, e una porzione di condotto del vapore inferiore, disposta nella porzione di corpo interno inferiore, le porzioni di condotto del vapore superiore e inferiore costituiscono un'interfaccia sigillata tra la porzione di flangia superiore e quella inferiore, in modo da bloccare l'eventuale perdita di fluido attraverso l'interfaccia sigillata e l'interfaccia sigillata comprende una tenuta ad anello disposta tra le porzioni, superiore e inferiore, del condotto del vapore e un meccanismo anti-rotazione, disposto attraverso una porzione della tenuta ad anello, per bloccare la rotazione della tenuta ad anello in relazione alle porzioni superiore e inferiore del condotto del vapore.