蒸汽透平的製作方法

2023-05-27 13:51:26

專利名稱：蒸汽透平的製作方法
蒸汽透平
本發明涉及一種具有兩殼式的殼體的蒸汽透平，該殼體包括一個外 殼和一個布置在其中的內殼，和一個引導通過外殼的連接管，其用於向
內殼輸入和/或輸出蒸汽，其中連接管設有在內殼上相互相對地構造的一 對連接口。
當新鮮蒸汽或中間過熱的熱蒸汽在蒸汽透平中進行膨脹時，優選在 蒸汽透平上使用兩殼式構造的殼體。此時，膨脹在被外殼包圍的內殼中 進行，外殼吸收膨脹的蒸汽(廢蒸汽)。這樣，內殼被冷卻並且同時承 受大部分壓力，這特別是在高蒸汽壓力下有意義。為了補償由於熱膨脹 引起的徑向或側向剪切力，該剪切力除了其他方面外導致內殼產生不希 望的變形或位移並且由此對蒸汽透平的效率和應用範圍產生不利的影 響，在已知的蒸汽透平中設有一對在內殼上相互相對地構造的具有相配 的管道的連接口。當這種蒸汽透平運行時，通過在兩個連接口上的管道 均勻地輸入新鮮蒸汽，由此通過蒸汽的輸入基本上補償了在內殼上出現 的剪切力。
但是在這種已知的蒸汽透平中存在這樣的問題，即在低的體積流和 鍋爐連接管的不對應的平行流時，通過兩個連接管向蒸汽透平進行蒸汽 輸入是不經濟的。此時使用只具有 一 個連接口的蒸汽透平是有意義的， 但是，已如前所述，其導致產生大的徑向的或側向的剪切力，對蒸汽透 平的效率和應用範圍產生不利的影響。雖然在單個管道連接管的情況下 可以通過將輸入管道與內殼固定地連接和為了可熱運動地穿過殼體撓 性地連接在外殼上(例如通過補償器)實現剪切力的減小。但是這種固 定要求高費用的安裝並且導致將管道的變形直接轉移到內殼上，並且具 有與此變形相關聯的跨接徑向間隙的危險。
在DE2739076A1中^^開了一種渦輪機，其具有在定子中旋轉的葉片 轉子，定子由一個上部件和一個下部件組成。
在DE1812488A1中乂>開了 一種多殼式的軸流式透平，其具有外殼和 在軸平面中分開的內殼以及具有新鮮蒸汽嵌入件，其蒸汽密封地和可以 熱運動地引導通過外殼和內殼，直到級室。
鑑於現有技術中的這些問題，因此本發明的任務是提供一種蒸汽透
平，其即使在小的蒸汽體積流下也能夠經濟地工作，儘管蒸汽管道連接 管是藉助於簡單的安裝實現的，並且在該蒸汽透平中蒸汽流入時不會出 現大的剪切力。
按照本發明，該任務通過一種開頭所述的蒸汽透平解決，該蒸汽透 平的特徵在於，在第 一連接口上可以連接用於輸入和/或輸出蒸汽的管道 以及第二連接口用蓋子封閉。由於可以配置管道的連接口和用蓋子封閉 的連接口相互相對地設置在內殼中，在蒸汽通過管道流入時在內殼中產 生力的補償，與在將兩個蒸汽輸送管道連接到相互對置的連接口上時的 情況相類似。由此在很大程度上防止徑向的或側向的剪切力的產生。在 按照本發明的蒸汽透平中，由此可以將蒸汽輸送管道固定地連接在外殼
上並且設計成擾性地與內殼連接。由此可以實現蒸汽輸送管道的簡單安
護衣。
在按照本發明的一個有利的實施形式中，用蓋子封閉第二連接口是 這樣設計的，在內殼中的蒸汽壓力提高時，對於在內殼和/或外殼上的力 的作用，蓋子基本上與連接在位幹對面的第一連接口上的管道一樣地作 用。由此實現了在內殼和/或外殼上的最佳的力補償。由於連接口是相互 相對地布置並且由此能夠將由於蒸汽壓力提高在內殼上產生的力基本 上對稱地引導到外殼和內殼上，因此在很大程度上避免了在內殼上形成 剪切力。
在按照本發明的 一個有利的實施形式中，用蓋子封閉第二連接口是 這樣設計的，在蒸汽透平上熱變形時，對於在內殼和/或外殼上的力的作 用，蓋子基本上與連接在位於對面的第一連接口上的管道一樣地作用。 由於連接口是相互相對地布置的，因此由在蒸汽透平上的熱變形引起的 力被對稱地引導到內殼和/或外殼上，由此在很大程度上避免了在內殼上 出現的剪切力。
此外，按照本發明有利的是，蓋子設計成位置固定地固定在外殼上 和可熱運動地連4妄在內殼上。這種在內殼上的可熱運動的連4妄例如可以 通過在插入方向上以一定的間隙將蓋子插接到連接口的管接頭上來進 行。在這種情況下，在內殼熱變形時，此時連接口向著外殼運動或者背 離外殼運動，該相對運動通過在蓋子和連接口之間的間隙進行補償。但 是蓋子位置固定地固定在外殼上。由於為了補償作用在殼體上的力，與 蓋子相似地，將管道有利地固定在相互相對的連接口上，因此產生一種
蒸汽輸送管道的特別簡單的安裝。也就是說，管道同樣是可熱運動地連 接在內殼上，例如通過裝配到在所屬的連接口處的管接頭上，以及位置 固定地固定在外殼上。此外通過這種布置在整體上得到一種對管道變形 的理想的減振。
此外，按照本發明有利的是，蓋子基本上設計成杯形的。杯子的形 狀在結構上顯示了與管道的管子形狀的近似。由此使得蒸汽輸送管道和 蓋子之間的機械關係更好地相互適應，由此產生最佳的力補償作用。
在一個有利的實施形式中，基本為杯形的蓋子的敞開的邊緣段固定 在外殼上，特別是法蘭式地固定。由此產生了蓋子相對於蒸汽輸送管道 的對稱的固定，蒸汽輸送管道通常以與所屬的連接口相同的間距固定在 外殼上。藉助於法蘭的固定能夠使蓋子非常可靠地固定在外殼上，由此 提高了整個系統的穩定性。
此外，按照本發明有利的是，基本為杯形的蓋子的底部段布置在內 殼上，特別是可活動地密封。因此避免蒸汽的逸出，這種蒸汽的逸出會 大大降低蒸汽透平的效率。儘管如此，蓋子保持相對於內殼可以運動，
在按照:發明的一個有利的實施形式中，在蓋子中構造有用於內殼 和/或外殼排水的通道。由此可以將在內殼或外殼形成的冷凝物排出透 平。在透平中留下的靜止的冷凝物由於不同的傳熱的原因可能會導致不 對稱的結構或殼體變形。結果，在極端情況下甚至可以導致間隙的跨 接。因為由於蒸汽在輸入到蒸汽透平中時立即膨脹使得大量的冷凝物同 時出現，因此在該區域中，亦即在靠近與管道連接的輸入口的蓋子中的 排放通道對於快速排出冷凝物特別有效。因此可以避免不對稱的殼體變 形和改善轉子相對於靜止的殼體的機械關係。這樣，在機械設計中可以 使徑向間隙最小化，其導致效率的提高。
此外，為了解決前述任務，即提供一種蒸汽透平，其中沒有大的剪 切力出現並且儘管如此通過簡單的安裝可以實現蒸汽的輸入，按照本發 明，設有用於封閉口的蓋子，該蓋子構造成用於封閉具有兩殼式殼體的 蒸汽透平的連接口 ，該殼體包括一個外殼和布置在其中的內殼和一個被 引導通過該外殼的、具有該連接口的連接管，其用於向內殼輸入和/或輸
出蒸汽。蓋子的有利的構造概況在權利要求11至15中，與其相關聯的 優點類似地可以從前面針對按照本發明的蒸汽透平的有利的實施方案
的描述中得出。
以下對照示意的


本發明的 一 個實施例，有關所有本發明實
質性的細節參見該附圖。附圖中
該圖示出了本發明的具有固定在連接口上的蓋子的蒸汽透平的一 種實施形式的截面3見圖。
該圖是按照本發明的蒸汽透平的一個截面視圖。在其中心是軸11， 其被內殼2包圍。該內殼可以軸對稱地實施，但不是必須是軸對稱的。 圍繞內殼2布置有外殼1，該外殼同樣可以軸對稱地實施。通過蒸汽輸 送管道6可以將新鮮蒸汽或熱的中間過熱蒸汽或廢蒸汽在大的壓力下輸 入或輸出內殼2。通過輸入的蒸汽隨後進行的膨脹使軸11被驅動。接著 膨脹的蒸汽被引導通過在外殼1和內殼2之間的空腔，由此冷卻內殼2。
蒸汽透平具有 一 個針對附圖而言不僅從左側而且從右側引導通過 外殼1的連接管3，用於將蒸汽輸入和/或輸出內殼2。該連接管3具有 兩個在內殼2上相互對置的連接口 4和5。連接口 4和5各用一個管接 頭13或14實施。在第一連接口 4的第一管接頭13上安裝有用於輸入 和/或輸出蒸汽的管道6。管道6法蘭式地連接在外殼l上並且由此位置 固定地固定在其上。例如通過內殼1的熱變形和通過管道6的熱變形引 起的、在內殼2和外殼1之間的、不僅在徑向上而且在軸向上的相對運 動，將通過在管道6和第一管接頭13之間的可熱運動的密封來補償， 該密封在目前情況下是藉助於第一L形環12實現的。
在第一連接口 4對面的第二連接口 5配置有與第一管接頭13對應 的第二管接頭"。其上面裝配有杯形的蓋子7。杯形的蓋子7具有用於 密封第二連接口 5的底部段9以及敞開的邊緣段8。該敞開的邊緣段8 法蘭式地固定在外殼l上。由此蓋子7以與連^l妄管道6相同的方式，即 位置固定地固定在外殼1上。
在底部段9的底側，亦即在杯子外側上構造有環形凸肩l5。該環形 凸肩15安置在連接口 5的第二管接頭14上。在環形凸肩15和第二連 接口 5之間設有一個可熱運動的密封，其用於補償熱變形或由內殼2中 的內壓力的上升引起的、不僅在徑向上而且在軸向上的、在內殼2和外 殼1之間的相對移動。該可熱運動的密封在目前情況下藉助於第二L形 環12'實現。但是，在通過該相對移動產生的在第二管接頭M和蓋子7 的環形凸肩15之間的軸向移動下，沒有限制地保持對連接口 5的密封。
L形環12或12'同時使內殼2的內腔相對於外殼1和內殼2之間的
間隙密封。除了 L形環12或12'以外，還可以備選地採用任何類型的活
塞環，波紋管補償器或任何其他類型的密封，其同時密封以及允許在內
殼和外殼之間的相對運動。
此外，蓋子7具有用於內殼排水的通道10。由於通過輸入管道6引
入到蒸汽透平的內腔2中的蒸汽的立即膨脹，形成了可觀數量的凝結液 體，其通過排水通道IO被從蒸汽透平的內腔引出。
權利要求
1.蒸汽透平，其具有兩殼式的殼體，該殼體包括一個外殼(1)和一個布置其中的內殼(2)和一個引導通過外殼(1)的、用於向內殼(2)中輸入和/或輸出蒸汽的連接管(3)，其中該連接管設計成具有一對連接口(4，5)，其在內殼(2)上相互相對地構成，其特徵在於，在第一連接口(4)上可以連接用於輸入和/或輸出蒸汽的管道(6)以及第二連接口(5)用蓋子(7)封閉。
2. 按照權利要求1所述的蒸汽透平，其特徵在於，用蓋子(7)封 閉第二連接口 (5)是這樣設計的，在內殼(2)中的蒸汽壓力提高時， 對於在內殼(2)和/或外殼(1 )上的力的作用，蓋子基本上與連接在位 於對面的第一連接口 (4)上的管道(6) —樣地作用。
3. 按照權利要求1或2所述的蒸汽透平，其特徵在於，用蓋子(7) 封閉第二連接口 (5)是這樣設計的，在蒸汽透平上熱變形時，對於在 內殼(2)和/或外殼(1)上的力的作用，蓋子基本上與連接在位於對面 的第一連接口 (4)上的管道(6) —樣地作用。
4. 按照權利要求1至3中之一所述的蒸汽透平，其特徵在於，蓋子 (7 )設計成位置固定地固定在外殼(1 )上和可熱運動地連接在內殼(2 )上。
5. 按照權利要求1至4中之一所述的蒸汽透平，其特徵在於，蓋子 (7)基本上設計成杯形的。
6. 按照權利要求5所述的蒸汽透平，其特徵在於，基本為杯形的蓋 子(7)的敞開的邊緣段(8)固定在外殼(1 )上，特別是法蘭式地固 定。
7. 按照權利要求5或6所述的蒸汽透平，其特徵在於，基本為杯形 的蓋子(7)的底部段(9)布置在內殼(2)上，特別是可活動地密封。
8. 按照權利要求1至7中之一所述的蒸汽透平，其特徵在於，在蓋 子(7)中構造有用於內殼(2)和/或外殼(1)排水的通道(10)。
9. 用於封閉口的蓋子(7)，其特徵在於，該蓋子構造成用於封閉 具有兩殼式殼體的蒸汽透平的連接口 ，該殼體包括一個外殼(1)和布 置在其中的內殼(2)和一個被引導通過該外殼的、具有該連接口的連 接管(3),其用於向內殼輸入和/或輸出蒸汽。
10. 按照權利要求9所述的蓋子(7),其特徵在於，設有用於連接在外殼(1)上的第一連接段(8)和用於連接在內殼(2)上的第二連 接段(9 )。
11. 按照權利要求9或IO所述的蓋子(7),其特徵在於，第一連 接段(8)構造成將蓋子位置固定地固定在蒸汽透平的外殼(1)上和第 二連接段(9 )構造成將蓋子可熱運動地連接在蒸汽透平的內殼(2 )上。
12. 按照權利要求9至ll之一所述的蓋子(7)，其特徵在於基本 為杯形的設計，特別是一個敞開的邊緣段(8)作為第一連接段和一個 底部段(9)作為第二連接段。
13. 按照權利要求12所述的蓋子(7)，其特徵在於，敞開的邊緣 段(8)可以固定在蒸汽透平的外殼(1 )上，特別是可以法蘭式地固定。
14. 按照權利要求12或13所述的蓋子(7)，其特徵在於，底部段 (9 )構造成布置在蒸汽透平的內殼(2 )上，特別是可以在內殼上密封。
15. 按照權利要求9至14之一所述的蓋子(7)，其特徵在於，設 有用於蒸汽透平的內殼(2)和/或外殼(1 )排水的通道(10)。
全文摘要
本發明涉及一種蒸汽透平，其具有兩殼式的殼體，該殼體包括一個外殼(1)和一個布置其中的內殼(2)和一個引導通過外殼(1)的、用於向內殼(2)中輸入和/或輸出蒸汽的連接管(3)，其中該連接管設計成具有一對連接口(4，5)，其在內殼(2)上相互相對地構成。按照本發明，在第一連接口(4)上可以連接用於輸入和/或輸出蒸汽的管道(6)以及第二連接口(5)用蓋子(7)封閉。
文檔編號F01D25/26GK101171402SQ200680015204
公開日2008年4月30日 申請日期2006年3月8日 優先權日2005年5月3日
發明者A·烏爾馬, H·阿爾姆施泰德特, K·維哈德特, M·-A·施瓦茨, R·塔默, S·埃辛克 申請人:西門子公司