專利名稱：用于流體機(jī)械的內(nèi)殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體機(jī)械，其包括可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)地得到支承的轉(zhuǎn)子、圍繞該轉(zhuǎn)子布置的里面的和外面的內(nèi)殼體以及圍繞該里面的和外面的內(nèi)殼體布置的外殼體，其中沿著旋轉(zhuǎn)軸線看所述外面的內(nèi)殼體圍繞里面的內(nèi)殼體進(jìn)行布置，其中在里面的內(nèi)殼體和轉(zhuǎn)子之間構(gòu)造用于使流動(dòng)介質(zhì)沿著流動(dòng)方向流動(dòng)的第一流動(dòng)區(qū)域，其中沿著流動(dòng)方向看在該第一流動(dòng)區(qū)域后面構(gòu)造位于外面的內(nèi)殼體和轉(zhuǎn)子之間的第二流動(dòng)區(qū)域。
背景技術(shù)：
流體機(jī)械例如理解為蒸汽渦輪機(jī)。蒸汽渦輪機(jī)通常具有可旋轉(zhuǎn)地得到支承的轉(zhuǎn)子以及圍繞該轉(zhuǎn)子布置的殼體。在轉(zhuǎn)子和內(nèi)殼體之間構(gòu)造流動(dòng)通道。在蒸汽渦輪機(jī)中的殼體必須能夠滿足多個(gè)功能。一方面導(dǎo)向葉片在流動(dòng)通道中布置在殼體上，并且另一方面內(nèi)殼體對(duì)于所有載荷情況以及尤其是運(yùn)行情況來(lái)說(shuō)必須經(jīng)受流動(dòng)介質(zhì)的壓力和溫度。在蒸汽渦輪機(jī)中，流動(dòng)介質(zhì)是蒸汽。此外，必須如此構(gòu)造殼體，從而實(shí)現(xiàn)也稱作水龍頭的輸入管道和排出管道。殼體必須滿足的另一功能是，軸端部可以穿過(guò)殼體的方案。在運(yùn)行中出現(xiàn)較高的應(yīng)力、壓力和溫度時(shí)，需要合適地選擇材料并且如此選擇結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械的完整性和功能性。為此需要使用高價(jià)值的材料，尤其在流入以及第一導(dǎo)向葉片槽的范圍內(nèi)。對(duì)于新鮮蒸汽溫度超過(guò)650°C，例如700°C時(shí)的使用情況來(lái)說(shuō)，鎳基合金是合適的，因?yàn)槠浣?jīng)受住在高溫中出現(xiàn)的載荷。當(dāng)然這種鎳基合金的使用是與新的挑戰(zhàn)聯(lián)系在一起的。如此，鎳基合金的成本相比之下比較高，并且此外鎳基合金的可制造性例如會(huì)通過(guò)有限的鑄造方案而受到限制。這使得必須將鎳基材料的使用最小化。此外，鎳基材料的導(dǎo)熱能力差。由此，在壁厚上的溫度梯度固定不變，使得熱應(yīng)力相比之下比較高。此外需要考慮， 在使用鎳基材料時(shí)提高了蒸汽渦輪機(jī)的入口和出口之間的溫度差。為了提供蒸汽渦輪機(jī)，現(xiàn)在遵循不同的理念，該蒸汽渦輪機(jī)適合用于高的溫度禾口壓力。根據(jù) Y. Tanaka 等人的文章 “Advanced Design of Mitsubishi Large Steam Turbines，，，Mitsubishi Heavy Industries, Power Gen Europe, 2003, Diisseldorf, May 06.-08.，2003 (“三菱大型蒸汽渦輪機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)”，三菱重工，歐洲電力展，2003年，杜塞爾多夫，2003年5月6日至8日)已知在外殼體結(jié)構(gòu)中加入由多個(gè)部件圍繞的內(nèi)殼體結(jié)構(gòu)。同樣根據(jù)DE 10 2006 027 237 Al已知了由兩個(gè)部件構(gòu)造的內(nèi)殼體。在DE 342 1067以及在DE 103 53 451 Al中同樣公開(kāi)了多組件的內(nèi)殼體結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供另一種如此構(gòu)造內(nèi)殼體以使其適合于較高溫度和壓力的方案。該任務(wù)通過(guò)權(quán)利要求1的特征得到解決。在從屬權(quán)利要求中提出有利的改進(jìn)方案。
本發(fā)明的重要構(gòu)思 是構(gòu)造具有三個(gè)殼體的蒸汽渦輪機(jī)。在此，將內(nèi)殼體構(gòu)造成里面的內(nèi)殼體和外面的內(nèi)殼體。里面的內(nèi)殼體布置在流入?yún)^(qū)域的范圍內(nèi)并且因此必須承受較高的溫度和較大的壓力。因此，該里面的內(nèi)殼體由合適的材料制成，例如由鎳基合金制成。 在里面的內(nèi)殼體和轉(zhuǎn)子之間構(gòu)造流動(dòng)通道。因此，所述里面的內(nèi)殼體具有能夠在其中承載導(dǎo)向葉片的裝置，例如槽。圍繞所述里面的內(nèi)殼體布置外面的內(nèi)殼體。在此重要的是，在所述里面的內(nèi)殼體和外面的內(nèi)殼體之間形成利用冷卻介質(zhì)加載的冷卻蒸汽室。在此，如此構(gòu)造所述外面的內(nèi)殼體，使得其沿著流動(dòng)方向看鄰接里面的內(nèi)殼體并且示出流動(dòng)通道的界限，其中為了能夠承載導(dǎo)向葉片，也在外面的內(nèi)殼體中設(shè)有例如槽的裝置。利用蒸汽加載所述外面的內(nèi)殼體，蒸汽具有較低的溫度以及較小的壓力，從而里面的內(nèi)殼體必須比外面的內(nèi)殼體更耐熱。尤其足夠的是，所述外面的內(nèi)殼體由價(jià)值不高的材料制成。圍繞所述里面的內(nèi)殼體和外面的內(nèi)殼體布置外殼體。在有利的改進(jìn)方案中，在所述里面的內(nèi)殼體和外面的內(nèi)殼體之間設(shè)有流體技術(shù)的連接件，利用這種連接件能夠?qū)⒗鋮s介質(zhì)從流動(dòng)通道輸入冷卻蒸汽室中。由此，從流動(dòng)通道中移除這種冷卻蒸汽，從而能夠?qū)⒗锩娴膬?nèi)殼體中的初級(jí)應(yīng)力和次級(jí)應(yīng)力保持得很小。初級(jí)應(yīng)力是由于外部的載荷例如蒸汽壓力、重力等形成的機(jī)械應(yīng)力。與此相對(duì)，次級(jí)應(yīng)力也稱作熱應(yīng)力，這種機(jī)械應(yīng)力是由于不均衡的溫度場(chǎng)或者熱膨脹的變化形成的。處于冷卻蒸汽室中的冷卻蒸汽同時(shí)可用作相對(duì)于外面的內(nèi)殼體的隔離件。此外設(shè)有排水管，該排水管在靜止?fàn)顟B(tài)下排出積累的冷凝水。在另一有利的改進(jìn)方案中，所述蒸汽渦輪機(jī)構(gòu)造成雙流式蒸汽渦輪機(jī)，由此出于對(duì)稱原因能夠最佳地相互協(xié)調(diào)所述應(yīng)力和力。


下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。附圖沒(méi)有按比例地示出所述實(shí)施例， 更確切地說(shuō)，附圖以示意性的和/或略微變形的方式進(jìn)行有用的注解。在補(bǔ)充可從附圖中直接看出來(lái)的教導(dǎo)方面，這里可以參照相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)。附圖分別示出
圖1是雙流式蒸汽渦輪機(jī)的剖視圖； 圖2是蒸汽渦輪機(jī)沿流動(dòng)方向看的部分剖視圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中示出的流體機(jī)械1的剖視圖主要包括外殼體2、布置在外殼體2內(nèi)部的外面的內(nèi)殼體3以及布置在外面的內(nèi)殼體3內(nèi)部的里面的內(nèi)殼體4。在外面的內(nèi)殼體3以及里面的內(nèi)殼體4的內(nèi)部，轉(zhuǎn)子5圍繞旋轉(zhuǎn)軸線6可旋轉(zhuǎn)地得到支承。在外面的內(nèi)殼體3和轉(zhuǎn)子5之間以及在里面的內(nèi)殼體4和轉(zhuǎn)子5之間構(gòu)造流動(dòng)通道7。為了清晰起見(jiàn)，沒(méi)有詳細(xì)示出各個(gè)轉(zhuǎn)子葉片和導(dǎo)向葉片。所述導(dǎo)向葉片布置在里面的內(nèi)殼體4和外面的內(nèi)殼體3上。在所述轉(zhuǎn)子5上如此布置所述轉(zhuǎn)子葉片，從而能夠在流動(dòng)通道7中將新鮮蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)能量。新鮮蒸汽通過(guò)沒(méi)有詳細(xì)示出的新鮮蒸汽入口區(qū)域首先流入第一流動(dòng)區(qū)域8中，該第一流動(dòng)區(qū)域布置在里面的內(nèi)殼體4和轉(zhuǎn)子5之間。所述里面的內(nèi)殼體4由鎳基材料制成。所述外面的內(nèi)殼體3可以由耐高熱程度較低的材料制成。在替代的實(shí)施方式中，所述里面的內(nèi)殼體4由高鉻鋼制成，該高鉻鋼包含9到10個(gè)重量百分比的鉻，其中所述外面的內(nèi)殼體3由比里面的內(nèi)殼體4價(jià)值更低的材料制成。在 第一流動(dòng)區(qū)域8中流動(dòng)的蒸汽沿著流動(dòng)通道7在流動(dòng)方向9上流動(dòng)。在圖1中示出的蒸汽渦輪機(jī)1構(gòu)造成雙流的，也就是說(shuō)，蒸汽在第一流入?yún)^(qū)域8中不僅沿著第一流而且沿著第二流流動(dòng)。所述外面的內(nèi)殼體3鄰接里面的內(nèi)殼體4。在外面的內(nèi)殼體3和流動(dòng)通道7之間構(gòu)造第二流動(dòng)區(qū)域10。所述外面的內(nèi)殼體3包括用于容納導(dǎo)向葉片的裝置，例如槽。所述里面的內(nèi)殼體4以沒(méi)有詳細(xì)示出的方式懸掛在外面的內(nèi)殼體3中。所述外面的內(nèi)殼體在第一流動(dòng)區(qū)域8的范圍內(nèi)圍繞里面的內(nèi)殼體4進(jìn)行構(gòu)造。在此，所述外面的內(nèi)殼體3關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線6圍繞里面的內(nèi)殼體4進(jìn)行構(gòu)造。在第一流動(dòng)區(qū)域8的外面，所述外面的內(nèi)殼體3關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線6沒(méi)有圍繞里面的內(nèi)殼體4進(jìn)行布置。所述第一流動(dòng)區(qū)域8包括直至所述里面的內(nèi)殼體4終止的位置的流動(dòng)通道。在所述里面的內(nèi)殼體4和外面的內(nèi)殼體3之間，在第一流動(dòng)區(qū)域8和第二流動(dòng)區(qū)域10之間的過(guò)渡區(qū)域上布置流體技術(shù)的連接件 11。由此，從流動(dòng)通道7中釋放的蒸汽可以通過(guò)所述流體技術(shù)的連接件11流入位于里面的內(nèi)殼體4和外面的內(nèi)殼體3之間的冷卻蒸汽室12中。因此，為了使具有相應(yīng)溫度和相應(yīng)壓力的冷卻介質(zhì)通過(guò)流體技術(shù)的連接件11流入冷卻蒸汽室12中，必須合適地選擇流動(dòng)技術(shù)的連接件11的位置。所述在冷卻蒸汽室12中流動(dòng)的冷卻介質(zhì)相對(duì)于外面的內(nèi)殼體3隔離所述里面的內(nèi)殼體4。所述外面的內(nèi)殼體3基本上由外面的第一內(nèi)殼體上面部分以及外面的第二內(nèi)殼體下面部分包圍。所述外面的內(nèi)殼體3主要包括三個(gè)形狀不同的區(qū)段。所述內(nèi)殼體在第一區(qū)段中基本上平行于流動(dòng)通道9進(jìn)行構(gòu)造。該第一區(qū)域不僅在所述一個(gè)流中而且在另一個(gè)流中或多或少對(duì)稱地構(gòu)造。在布置在流體技術(shù)的連接件11附近的過(guò)渡區(qū)域中， 鄰接所述外面的內(nèi)殼體3的中間的第二區(qū)域。該中間的區(qū)域的特征在于首先進(jìn)行的徑向的定向，以便構(gòu)造里面的內(nèi)殼體4和外面的內(nèi)殼體3之間的冷卻蒸汽室12。此外，為了保護(hù)蒸汽渦輪機(jī)，在冷卻蒸汽室12中設(shè)置沒(méi)有詳細(xì)示出的排水管，該排水管在蒸汽渦輪機(jī)的靜止?fàn)顟B(tài)下排出積累的冷凝水。在圖2中可以看到蒸汽渦輪機(jī)1沿著流動(dòng)方向的視圖。在圖2中示出的剖面是從大致蒸汽渦輪機(jī)1的中間13剖出的。處于冷卻蒸汽室12中的冷卻蒸汽通過(guò)冷卻蒸汽排出管從冷卻蒸汽室中導(dǎo)出。在此，在外面的內(nèi)殼體3中借助于鉆孔實(shí)施所述冷卻蒸汽排出管。所述冷卻蒸汽排出管14尤其布置在外面的內(nèi)殼體3的上面部分中。在替代的實(shí)施方式中，所述冷卻蒸汽排出管14同樣能夠布置在外面的內(nèi)殼體3的下面部分中。該替代實(shí)施的冷卻蒸汽排出管14同樣可以在圖2中在接合部15的下方看到。
權(quán)利要求
1.流體機(jī)械(1)，其包括可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(6)旋轉(zhuǎn)地得到支承的轉(zhuǎn)子(5)、圍繞該轉(zhuǎn)子(5)布置的里面的內(nèi)殼體(4)和外面的內(nèi)殼體(3)以及圍繞該里面的和外面的內(nèi)殼體(3、4)布置的外殼體 (2)，其中在里面的內(nèi)殼體(4)和轉(zhuǎn)子(5)之間構(gòu)造用于使流動(dòng)介質(zhì)沿著流動(dòng)方向(9)流動(dòng)的第一流動(dòng)區(qū)域(8)，并且沿著流動(dòng)方向看在該第一流動(dòng)區(qū)域(8)后面構(gòu)造位于外面的內(nèi)殼體(3)和轉(zhuǎn)子(5)之間的第二流動(dòng)區(qū)域(10)，其中沿著旋轉(zhuǎn)軸線(6)僅僅在第一流動(dòng)區(qū)域(8)的范圍內(nèi)圍繞所述里面的內(nèi)殼體(4) 布置所述外面的內(nèi)殼體(3)，其中所述流體機(jī)械(1)構(gòu)造成雙流式的。
2.按權(quán)利要求1所述的流體機(jī)械(1)，其中，在所述里面的內(nèi)殼體(4)和外面的內(nèi)殼體(3)之間構(gòu)造冷卻蒸氣室(12)。
3.按權(quán)利要求2所述的流體機(jī)械(1)，其中，在所述里面的內(nèi)殼體(4)和外面的內(nèi)殼體(3)之間，在第一和/或第二流動(dòng)區(qū)域 (8、9)與冷卻蒸氣室(12)之間構(gòu)造流體技術(shù)的連接件(11)。
4.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流體機(jī)械(1)，其中，構(gòu)造冷卻蒸汽排出管(14)用于使處于冷卻蒸氣室(12)中的冷卻介質(zhì)從冷卻蒸氣室(12)中流出。
5.按權(quán)利要求1所述的流體機(jī)械(1)，其中，所述冷卻蒸汽排出管(14 )布置在外面的內(nèi)殼體(3 )中。
6.按權(quán)利要求5所述的流體機(jī)械(1)，其中，所述外面的內(nèi)殼體(3)包括外面的內(nèi)殼體上面部分和外面的內(nèi)殼體下面部分。
7.按權(quán)利要求6所述的流體機(jī)械(1)，其中，所述冷卻蒸汽排出管(14)布置在外面的內(nèi)殼體上面部分中。
8.按權(quán)利要求6所述的流體機(jī)械(1)，其中，所述冷卻蒸汽排出管(14)布置在外面的內(nèi)殼體下面部分中。
9.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流體機(jī)械(1)， 其中，所述里面的內(nèi)殼體(4)由鎳基材料制成。
10.按權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的流體機(jī)械(1)，其中，所述里面的內(nèi)殼體(4)由高鉻鋼制成，該高鉻鋼包含9-10個(gè)重量百分比的鉻。
11.按權(quán)利要求10所述的流體機(jī)械(1)，其中，所述外面的內(nèi)殼體(3 )由比里面的內(nèi)殼體(4 )價(jià)值低的材料制成。
12.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流體機(jī)械(1)，其中，在里面的內(nèi)殼體(4)和外面的內(nèi)殼體(3)中設(shè)有用于容納導(dǎo)向葉片的裝置。
13.按權(quán)利要求11所述的流體機(jī)械(1)， 其中，所述裝置構(gòu)造成槽。
14.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流體機(jī)械(1)， 其具有用于新鮮蒸汽的流入?yún)^(qū)域，其中所述里面的內(nèi)殼體(4)布置在流入?yún)^(qū)域的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有三個(gè)殼的蒸汽渦輪機(jī)，其中設(shè)有外殼體(2)、外面的內(nèi)殼體(3)以及里面的內(nèi)殼體(4)，其中所述外面的內(nèi)殼體(3)圍繞所述里面的內(nèi)殼體(4)如此布置，從而在所述外面的內(nèi)殼體(3)和所述里面的內(nèi)殼體(4)之間構(gòu)造冷卻蒸汽室(12)，并且在外面的內(nèi)殼體(3)和轉(zhuǎn)子(5)之間構(gòu)造流動(dòng)通道(7)。
文檔編號(hào)F01D25/26GK102216569SQ200980145360
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日
發(fā)明者A·尤爾馬, H·達(dá)林格, T·米勒 申請(qǐng)人:西門子公司