專利名稱：將蒸汽流引導(dǎo)至渦輪的方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及蒸汽渦輪，尤其涉及雙流動(dòng)渦輪第一級(jí)的冷卻。
背景技術(shù)：
至少一些已知的蒸汽渦輪包括利用一個(gè)流動(dòng)分離器或槽將進(jìn)入渦輪組件的蒸汽流分為二個(gè)相反方向的渦輪結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，與該分離器接觸的蒸汽通過相反的渦輪噴咀和在該流動(dòng)分離器的每一側(cè)上基本上成鏡影關(guān)系設(shè)置的葉片級(jí)方法引導(dǎo)。
已知的分離器由堅(jiān)固的鍛件或圓環(huán)制成，這些鍛件或圓環(huán)連接在一起，限定該分離器。為了承受由蒸汽流產(chǎn)生的負(fù)荷，一般，該鍛件為粗大的結(jié)構(gòu)。在蒸汽渦輪的最后制造階段過程中，一般將該鍛件連接在一起。更具體地說，分離器的二半利用穿過在法蘭上作出的孔的多個(gè)螺釘連接在一起。該螺釘利用多個(gè)鎖緊板和螺母固定在規(guī)定位置上。在工作過程中，因?yàn)橐阎姆蛛x器與渦輪部分連接，并與該渦輪部分一起轉(zhuǎn)動(dòng)，由于在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，該螺母、螺釘和鎖緊板限定紊流，因此螺釘連接產(chǎn)生風(fēng)阻損失。這種風(fēng)阻損失對(duì)蒸汽渦輪性能和效率有不利影響。另外，因?yàn)樵谥圃爝@種流動(dòng)分離器及其相關(guān)的螺釘連接件過程中使用的材料量，一般，這種流動(dòng)分離器的制造成本昂貴。
本發(fā)明概述在一個(gè)方面中，提供了裝配雙流動(dòng)蒸汽渦輪的方法。該方法包括提供具有第一末端，第二末端和在它們之間延伸的一個(gè)體的環(huán)形件，將第一弧形件與該環(huán)形件連接，其中該第一弧形件包括限定該第一弧形件的內(nèi)徑的徑向內(nèi)表面和限定該第一弧形件的外徑的相反的徑向外表面，其中該徑向內(nèi)表面基本上與該徑向外表面平行，并將第二弧形件與該環(huán)形件連接。其中該第二弧形件包括限定該第二弧形件的內(nèi)徑的徑向內(nèi)表面和限定該第二弧形件的外徑的相反的徑向外表面。該方法還包括將該第二弧形件與該第一弧形件連接，以限定在蒸汽渦輪中使用的流動(dòng)分離器。
在另一個(gè)方面中，提供了包括第一渦輪部分和第二渦輪部分的雙流動(dòng)蒸汽渦輪的流動(dòng)分離器。該流動(dòng)分離器包括了一個(gè)環(huán)形件，第一弧形件和第二弧形件。該環(huán)形件包括第一末端，第二末端和在它們之間延伸的一個(gè)體。該第一弧形件與該環(huán)形件連接，并包括限定該第一弧形件的內(nèi)徑的徑向內(nèi)表面和限定該第一弧形件的外徑的徑向外表面。該徑向內(nèi)表面基本上與該徑向外表面平行。該第二弧形件與該第一弧形件和該環(huán)形件中的至少一個(gè)連接。該第二弧形件包括限定該第二弧形件的內(nèi)徑的徑向內(nèi)表面和限定該第二弧形件的外徑的相反的徑向外表面。
在又一個(gè)方面中，提了雙流動(dòng)的蒸汽渦輪。該蒸汽渦輪包括第一渦輪部分，第二渦輪部分和連接在該第一和第二渦輪部分之間，用于將蒸汽流引導(dǎo)至該第一和第二渦輪部分中的一個(gè)流動(dòng)分離器。該流動(dòng)分離器包括一個(gè)環(huán)形件，第一弧形件和第二弧形件。該第一和第二弧形件連接在一起。該第一弧形件包括基本上平行的徑向內(nèi)表面和徑向外表面。該第二弧形件包括徑向內(nèi)表面和相反的徑向外表面。該第二弧形件與該第一弧形件和該環(huán)形件連接。
附圖簡(jiǎn)要說明

圖1為一臺(tái)示例性的，已知的相反流動(dòng)或雙流動(dòng)的蒸汽渦輪的示意圖；圖2為可以與圖1所示的蒸汽渦輪一起使用的一個(gè)示例性的流動(dòng)分離器為放大的示意圖；和圖3為可以與圖1所示的蒸汽渦輪一起使用的流動(dòng)分離器的另一個(gè)實(shí)施例的放大示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例說明圖1為一臺(tái)示例性的已知的相反流動(dòng)的蒸汽渦輪10的示意圖。渦輪10包括第一和第二低壓(LP)部分12和14。轉(zhuǎn)子軸16穿過12和14部分。每一個(gè)LP部分12和14包括一個(gè)噴咀18和20。單一的外殼或殼體22在軸向分別分成上部和下部半個(gè)部分24和26，并且橫跨二個(gè)LP部分12和14。殼22的中心部分28包括一個(gè)高壓蒸汽入口30。在外殼或殼體22內(nèi)，LP部分12和14安置在單一一個(gè)由軸頸軸承32和34支承的軸承跨度中。應(yīng)當(dāng)指出，雖然圖1表示一個(gè)雙流動(dòng)的低壓渦輪但是有普通技術(shù)熟練程度的人知道，本發(fā)明不是僅限于用在低壓渦輪中，并可以用在包括(但不限于)中間壓力(IP)渦輪或高壓(HP)渦輪的任何雙流動(dòng)渦輪中。
一個(gè)流動(dòng)分離器40在第一和第二渦輪部分12和14之間延伸。更具體地說，流動(dòng)分離器40包括一個(gè)徑向外表面42和一個(gè)相反的徑向內(nèi)表面44。徑向外表面42為弧形，并限定流動(dòng)分離器40的頂點(diǎn)46。流量分離器40基本上在渦輪部分12和14之間的中心，使得頂點(diǎn)46基本上在蒸汽入口30的中心。
在工作過程中，低壓蒸汽入口號(hào)30從一個(gè)汽源(例如HP渦輪或IP渦輪)通過架空管(沒有示出)接收低壓/中等溫度蒸汽50。蒸汽50通過入口30分路，其中，流動(dòng)分離器40將蒸汽流分離成二個(gè)相反的流動(dòng)通路52和54。更具體地說，蒸汽50通過LP部分12和14按規(guī)定路線前進(jìn)，從蒸汽中提取功，使轉(zhuǎn)子軸16轉(zhuǎn)動(dòng)。蒸汽從LP部分12和14出來，并按規(guī)定路線送至中壓渦輪(沒有示出)。
圖2為可以與蒸汽渦輪10一起使用的一個(gè)示例性流動(dòng)分離器60的放大示意圖。在該示例性實(shí)施例中，流動(dòng)分離器60包括第一流動(dòng)件62，第二流動(dòng)件64和一個(gè)環(huán)形件或桶66。在該示例性實(shí)施例中，第一流動(dòng)件62和第二流動(dòng)件64由一對(duì)弧形外殼件制成，該一對(duì)弧形外殼件連接在一起，圍繞著轉(zhuǎn)子軸16(如圖1所示)在圓周方向延伸。在另一個(gè)實(shí)施例中，流動(dòng)件62和64由多個(gè)弧形外殼件裝配而成，該多個(gè)弧形外殼件連接在一起，限定圍繞軸16在圓周方向延伸的一個(gè)組件。
第一流動(dòng)件62包括一個(gè)徑向內(nèi)表面66，一個(gè)相反的徑向外表面68和在它們之間延伸的一個(gè)體70。在該示例性實(shí)施例中，第一流動(dòng)件62由作得很薄的板或金屬片制成，更具體地說，徑向外和內(nèi)表面68和66分別基本上互相平行。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，體70可以由厚度大約為0.28～0.375英寸的金屬片材制成。徑向內(nèi)表面66限定件62的內(nèi)徑di(相反于通過蒸汽渦輪10延伸的中心線(沒有示出)測(cè)量)，和徑向外表面68限定件62的外徑do(相反于蒸汽渦輪的中心線測(cè)量)。在該示例性實(shí)施例中，體70在軸向外端72和軸向內(nèi)端74之間為弧形。因此，表面68和66中的每一個(gè)表面都是弧形的，使得在體70上，內(nèi)徑di和外徑do都是變化的。在該示例性實(shí)施例中，每一個(gè)表面68和66的曲率半徑都作成相同的。
第二流動(dòng)件64包括一個(gè)徑向內(nèi)表面76，一個(gè)相反的徑向外表面78和在它們之間延伸的一個(gè)體80。在該示例性實(shí)施例中，第二流動(dòng)件64基本上與第一流動(dòng)件62相同，并由金屬片制成。更具體地說，徑向外和內(nèi)表面78和76分別基本上互相平行。徑向內(nèi)表面76限定件64的內(nèi)徑di2(相反于蒸汽渦輪的中心線測(cè)量)，和徑向外表面78限定件64的外徑do2(相反于蒸汽渦輪的中心線測(cè)量)。在該示例性實(shí)施例中，體80在軸向外端82和軸向內(nèi)端84之間為弧形。因此，表面78和76中的每一個(gè)表面為弧形的，使得在體80上內(nèi)徑di2和外徑do2都是變化的。在該示例性實(shí)施例中，表面78和76中的每一個(gè)表面的曲率半徑相同。
在該示例性實(shí)施例中，環(huán)形件66基本上為圓柱形，并圍繞著軸16在圓周方向延伸。在另一些實(shí)施例中，環(huán)形件66由一對(duì)多個(gè)弧形件構(gòu)成，該弧形件連接在一起，圍繞著軸16在圓周方向延伸。更具體地說，環(huán)形件66包括一個(gè)徑向內(nèi)表面90和一個(gè)相反的徑向外表面92。
外表面92由一對(duì)連接通道96和98與一對(duì)噴咀通道100和102限定，每一個(gè)通道基本上圍繞著環(huán)形件66在圓周方向延伸。如這里所述，連接通道96和98便于不用機(jī)械緊固件，流動(dòng)件62和64與環(huán)形件66連接。另一種方式是，環(huán)形件66可以用便于流動(dòng)件62和64與環(huán)形件66連接的其他方法限定。如這里所述，噴咀通道100和102便于環(huán)形件66與渦輪部分12和14連接。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，膜片結(jié)構(gòu)的環(huán)形件66焊接在噴咀18(如圖1所示)和20上。另一種方式是，弧形件66可以使用能使流動(dòng)分離器60如這里所述起使用的任何方法，與噴咀18和20連接。這些方法包括(但不限于)通過鼓輪/托架結(jié)構(gòu)的機(jī)械裝配接頭連接。
在該示例性實(shí)施例中，在分離器60的裝配過程中，開始，第一流動(dòng)件62和第二流動(dòng)件64連接在一起，并與環(huán)形件66連接。更具體地說，流動(dòng)件62和64分別靠近徑向內(nèi)端74和84連接在一起，使得限定流動(dòng)分離器60的頂點(diǎn)110。頂點(diǎn)110決定流動(dòng)分離器60的徑向高度R，它比至少是一些已知的流動(dòng)分離器的徑向高度短。在該示例性實(shí)施例中，件62和64焊接在一起。然后，流動(dòng)件的徑向外端72和82插入相應(yīng)的環(huán)形件的連接通道96和98內(nèi)，并焊接在那里。在該示例性實(shí)施例中，利用低熱輸入式焊接，將件62和64焊接在一起，并與不形件66焊接。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，限制深度的焊接過程通過(但不限于)激光焊接過程，焊藥-TIG焊接過程或與對(duì)焊形式接點(diǎn)或其他焊接準(zhǔn)備接點(diǎn)中使用的任何其他焊接過程中的一種來完成，以減小焊接過程中的收縮和撓曲。在另一個(gè)實(shí)施例中，焊接過程通過(但不限于)MIG焊接或黃銅接點(diǎn)中的一種完成。
因此，限定在軸向方向有足夠強(qiáng)度，以適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和在徑向方向有足夠強(qiáng)度以適應(yīng)蒸汽流動(dòng)/壓力負(fù)荷和/或熱負(fù)荷的流動(dòng)分離器60。另外，因?yàn)榕c已知的流動(dòng)分離器比較，分離器60的徑向高度R較短，因此，分離器60的熱應(yīng)力比已知的流動(dòng)分離器小。另外，因?yàn)榉蛛x器60不包括已知分離器的大的法蘭和螺釘連接，因此與已知的分離器比較，分離器60的風(fēng)阻損失和總重量減小。另外，分離器60不包括已知分離器的大的法蘭和螺釘連接，因此分離器60比已知的分離器更有撓性，并且與已知的分離器比較，零件產(chǎn)生的熱梯度(即風(fēng)阻加熱)減小。減小的熱梯度使密封改善和流動(dòng)分離器60的前后表面之間與周圍的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體(沒有示出)的熱撓曲較小。
圖3為可以與蒸汽渦輪10一起使用的流動(dòng)分離器200的一部分的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。流動(dòng)分離器200基本上與分離器60(圖2所示)相同，因此，與分離器60的零件相同的流動(dòng)分離器200的零件，在圖3中用與圖2中使用的相同標(biāo)號(hào)表示，更具體地說，流動(dòng)分離器200包括第一流動(dòng)件62，第二流動(dòng)件64和環(huán)形件66。另外，流動(dòng)分離器200包括一個(gè)環(huán)形的圓環(huán)蓋202，它分別與流動(dòng)件的徑向內(nèi)端74和84連接，限定流動(dòng)分離器200的頂點(diǎn)204。圓環(huán)蓋202對(duì)流動(dòng)分離器60提供結(jié)構(gòu)支承，并便于在焊接過程中使件62和64定位。
以上詳細(xì)說明了流動(dòng)分離器和蒸汽渦輪的示意性實(shí)施例。雖然，參照上述的蒸汽渦輪說明了流動(dòng)分離器，但應(yīng)理解，本發(fā)明可以用于任何雙流動(dòng)蒸汽渦輪結(jié)構(gòu)。更具體地說，流動(dòng)分離器不是僅限于這里所述的特定實(shí)施例，而是每一個(gè)流動(dòng)分離器的各個(gè)方面可以與本文所述的其他渦輪或流動(dòng)分離器獨(dú)立地和分開地使用。
雖然，利用各種具體的實(shí)施例說明了本發(fā)明，但技術(shù)熟練的人知道，在權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)，可對(duì)本發(fā)明作改進(jìn)。
零件清單


權(quán)利要求
1.一種雙流動(dòng)蒸汽渦輪(10)的流動(dòng)分離器(60)，其中該渦輪包含一第一渦輪部分(12)和一第二渦輪部分(14)，所述流動(dòng)分離器包括一個(gè)包括一第一末端(72)，一第二末端(74)和在其間延伸的一本體(70)的環(huán)形件(66)；一個(gè)與所述環(huán)形件連接的第一弧形件(62)；所述第一弧形件包括一個(gè)限定所述第一弧形件內(nèi)徑的徑向內(nèi)表面(76)和一個(gè)限定所述第一弧形件外徑的徑向外表面(78)，所述徑向內(nèi)表面基本上與所述徑向外表面平行；和一個(gè)與所述第一弧形件和所述環(huán)形件中至少一個(gè)連接的第二弧形件(64)；所述第二弧形件包括一個(gè)限定所述第二弧形件內(nèi)徑的徑向內(nèi)表面(90)和一個(gè)限定所述第二弧形件外徑的相反的徑向外表面(92)。
2.如權(quán)利要求1所述的流動(dòng)分離器(60)，其特征為，所述第一弧形件(62)和所述第二弧形件(64)中的至少一個(gè)與該第一渦輪部分(12)和第二渦輪部分(14)中的至少一個(gè)焊接。
3.如權(quán)利要求1所述的流動(dòng)分離器(60)，其特征為，所述第一弧形件(62)與所述第二弧形件(64)連接，從而限定所述流動(dòng)分離器的頂點(diǎn)(46)，所述頂點(diǎn)基本上處在所述環(huán)形件(66)的中心。
4.如權(quán)利要求1所述的流動(dòng)分離器(60)，其特征為，所述第一弧形件(62)的內(nèi)外表面(78，76)，自所述環(huán)形件(66)呈弧形延伸出去。
5.如權(quán)利要求1所述的流動(dòng)分離器(60)，其特征為，所述第一弧形件(62)通過焊接和釬焊工序中的一種與所述第二弧形件(64)連接。
6.如權(quán)利要求1所述的流動(dòng)分離器(60)，其特征為，所述第一弧形件(62)和所述第二弧形件(64)各自由金屬板制成。
7.如權(quán)利要求1所述的流動(dòng)分離器(60)，其特征為，所述流動(dòng)分離器還包括一條對(duì)稱的中心軸線，當(dāng)所述第一弧形件(62)與所述第二弧形件(64)連接時(shí)，所述流動(dòng)分離器基本上圍繞著所述對(duì)稱軸線軸對(duì)稱。
8.如權(quán)利要求7所述的流動(dòng)分離器(60)，其特征為，還包括一個(gè)與所述第一弧形件(62)和所述第二弧形件(64)的交點(diǎn)連接的頂點(diǎn)(50)，所述頂點(diǎn)基本上與所述對(duì)稱軸線同心。
9.一種雙流動(dòng)蒸汽渦輪(10)，包括一個(gè)第一渦輪部分(12)；一個(gè)第二渦輪部分(14)；和一個(gè)連接在所述第一和第二渦輪部分之間，用以將蒸汽流引導(dǎo)至所述第一和第二渦輪部分中的流動(dòng)分離器(60)，所述渦輪分離器包括一個(gè)環(huán)形件(66)，一個(gè)第一弧形件(62)和一個(gè)第二弧形件(64)，所述第一和第二弧形件連接在一起，所述第一弧形件包括一個(gè)基本上平行的徑向內(nèi)表面(76)和徑向外表面(78)，所述第二弧形件包括一個(gè)徑向內(nèi)表面(90)和一個(gè)相反的徑向外表面(92)，所述第二弧形件與所述第一弧形件和所述環(huán)形件連接。
10.如權(quán)利要求9所述的雙流動(dòng)蒸汽渦輪(10)，其特征為，所述流動(dòng)分離器(60)的第一弧形件(62)與所述第二弧形件(64)焊接。
全文摘要
提供了裝配雙流動(dòng)蒸汽渦輪(10)的方法和裝置。該方法包括限定具有第一末端(72)，第二末端(74)和在它們之間延伸的一個(gè)體(70)的一個(gè)環(huán)形件(66)；將第一弧形件(62)與該環(huán)形件連接；和將第二弧形件(64)與該環(huán)形件連接。該第一弧形件包括限定該第一弧形件的內(nèi)徑的徑向內(nèi)表面(76)和限定該第一弧形件的外徑的相反的徑向外表面(78)。該內(nèi)表面基本上與該外表面平行。該第二弧形件包括限定該第二弧形件的內(nèi)徑的徑向內(nèi)表面(90)和限定該第二弧形件的外徑的相反的徑向外表面(92)。該方法還包括使該第二弧形件與該第一弧形件連接，以限定蒸氣渦輪的流動(dòng)分離器(60)。
文檔編號(hào)F01D1/02GK1963158SQ20061014398
公開日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2006年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月7日
發(fā)明者S·S·布爾德吉克 申請(qǐng)人:通用電氣公司