具有用于蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的脈動(dòng)級(jí)和反應(yīng)級(jí)的內(nèi)殼的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開(kāi)的主題涉及蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體地涉及用于蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)殼。
【背景技術(shù)】
[0002]在某些應(yīng)用中，蒸汽渦輪可包括設(shè)計(jì)成在安裝期間組裝的各種區(qū)段。例如，各個(gè)蒸汽渦輪可包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的內(nèi)殼。另外，蒸汽渦輪可包括反應(yīng)鼓，其包括多個(gè)反應(yīng)級(jí)，其中反應(yīng)鼓可與內(nèi)殼集成或分離。內(nèi)殼可為蒸汽至脈動(dòng)級(jí)的部分弧形或完全進(jìn)入帶。這些許多構(gòu)件的組裝是昂貴的。此外，這些許多構(gòu)件的組裝可限制遍及蒸汽渦輪的密封件的效力(例如，限制平衡鼓密封件和蒸汽回收鼓密封件的直徑)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在下面概括在范圍上與最初要求權(quán)利的本發(fā)明相稱的某些實(shí)施例。這些實(shí)施例不意圖限制要求權(quán)利的本發(fā)明的范圍，而是相反地，這些實(shí)施例僅意圖提供本發(fā)明的可能形式的簡(jiǎn)要概括。實(shí)際上，本發(fā)明可包含可與在下面提出的實(shí)施例相似或不同的各種形式。
[0004]根據(jù)第一實(shí)施例，一種系統(tǒng)包括蒸汽渦輪。蒸汽渦輪包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的內(nèi)殼。內(nèi)殼沿軸向方向水平地分成上內(nèi)殼部分和下內(nèi)殼部分。蒸汽渦輪還包括設(shè)置在內(nèi)殼內(nèi)的脈動(dòng)級(jí)，其中內(nèi)殼構(gòu)造成提供流體至脈動(dòng)級(jí)的完全弧形進(jìn)入。蒸汽渦輪還包括具有多個(gè)葉片的至少一個(gè)反應(yīng)級(jí)。至少一個(gè)反應(yīng)級(jí)集成在內(nèi)殼內(nèi)。
[0005]根據(jù)第二實(shí)施例，一種系統(tǒng)包括構(gòu)造成設(shè)置在蒸汽渦輪的外殼內(nèi)的蒸汽渦輪內(nèi)殼。蒸汽渦輪內(nèi)殼沿軸向方向水平地分成具有上凸緣部分的上內(nèi)殼和具有下凸緣部分的下內(nèi)部分。上凸緣部分和下凸緣部分形成水平地分開(kāi)的凸緣。蒸汽渦輪內(nèi)殼構(gòu)造成圍繞脈動(dòng)級(jí)設(shè)置，并且提供流體至脈動(dòng)級(jí)的完全弧形進(jìn)入。蒸汽渦輪內(nèi)殼還構(gòu)造成與具有多個(gè)葉片的至少一個(gè)反應(yīng)級(jí)集成并且圍繞其設(shè)置。
[0006]內(nèi)殼可利用抵抗較高溫度和熱應(yīng)力的材料實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，外殼可利用相對(duì)于內(nèi)殼較不昂貴的材料實(shí)現(xiàn)。該解決方案優(yōu)化了整個(gè)結(jié)構(gòu)的熱效率，并且降低了制造成本。
[0007]間隙可保持在內(nèi)殼與外殼之間，以便于內(nèi)殼的膨脹。
[0008]內(nèi)殼和外殼可由連接器件(例如，固持件或密封環(huán))彼此互連。內(nèi)殼關(guān)于流體方向定向在上游。
[0009]根據(jù)第三實(shí)施例，一種系統(tǒng)包括蒸汽渦輪。蒸汽渦輪包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的水平地分開(kāi)的內(nèi)殼。水平地分開(kāi)的內(nèi)殼包括具有上凸緣部分的上內(nèi)殼部分和具有下凸緣部分的下內(nèi)殼部分。上凸緣部分和下凸緣部分形成水平地分開(kāi)的凸緣。水平地分開(kāi)的內(nèi)殼還包括多個(gè)蒸汽導(dǎo)管，其限定穿過(guò)上內(nèi)殼部分和下內(nèi)殼部分的流體流動(dòng)路徑。流體流動(dòng)路徑構(gòu)造成提供流體經(jīng)由流體流動(dòng)路徑至脈動(dòng)級(jí)的完全弧形進(jìn)入。至少一個(gè)蒸汽導(dǎo)管包括設(shè)置在上內(nèi)殼部分中的上蒸汽導(dǎo)管部分，以及設(shè)置在下內(nèi)殼部分中的下蒸汽導(dǎo)管部分。上蒸汽導(dǎo)管部分和下蒸汽導(dǎo)管部分形成上凸緣部分與下凸緣部分之間的密封界面，以阻擋流體穿過(guò)密封界面的泄漏。密封界面包括設(shè)置在上蒸汽導(dǎo)管部分與下蒸汽導(dǎo)管部分之間的環(huán)形密封件，以及設(shè)置成穿過(guò)環(huán)形密封件的部分以阻擋環(huán)形密封件關(guān)于上蒸汽導(dǎo)管部分和下蒸汽導(dǎo)管部分的旋轉(zhuǎn)的抗旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
【附圖說(shuō)明】
[0010]在參照附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的這些及其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，在該附圖中相似的標(biāo)記遍及附圖表示相似的部分，在該附圖中:
圖1為具有水平地分開(kāi)的內(nèi)殼的蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的部分的實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D；
圖2為圖1的水平地分開(kāi)的內(nèi)殼的實(shí)施例的透視圖；
圖3為圖2的水平地分開(kāi)的內(nèi)殼的實(shí)施例的俯視圖；
圖4為圖2的水平地分開(kāi)的內(nèi)殼的實(shí)施例的仰視圖；
圖5為沿圖2的線5-5截取的水平地分開(kāi)的內(nèi)殼的實(shí)施例的截面視圖，示出了設(shè)置在內(nèi)殼內(nèi)的蒸汽導(dǎo)管；
圖6為在圖5的線6-6內(nèi)截取的水平地分開(kāi)的內(nèi)殼的實(shí)施例的局部截面視圖，示出了蒸汽導(dǎo)管中的一個(gè)的上導(dǎo)管部分與下導(dǎo)管部分之間的密封界面；以及
圖7為具有環(huán)形密封件和抗旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的、設(shè)置在水平地分開(kāi)的內(nèi)殼的下部分上的密封界面的實(shí)施例的局部透視俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]將在下面描述本申請(qǐng)的一個(gè)或更多個(gè)特定實(shí)施例。為了提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述，可不在說(shuō)明書中描述實(shí)際實(shí)施的所有特征。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在任何這種實(shí)際實(shí)施的開(kāi)發(fā)中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，必須作出許多特定實(shí)施決定以實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)者的特定目的，諸如符合系統(tǒng)相關(guān)且商業(yè)相關(guān)的約束，這可從一個(gè)實(shí)施變化到另一個(gè)實(shí)施。此外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，這種開(kāi)發(fā)努力可為復(fù)雜且耗時(shí)的，但是對(duì)于受益于本公開(kāi)的技術(shù)人員而言，仍將是設(shè)計(jì)、制作和制造的日常工作。
[0012]當(dāng)介紹本申請(qǐng)的各種實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一”、“一個(gè)”、“該”和“所述”意圖表示存在元件中的一個(gè)或更多個(gè)。用語(yǔ)“包括”、“包含”和“具有”意圖是包含的，并且表示可存在除了列出的元件之外的附加元件。
[0013]本公開(kāi)針對(duì)具有水平地分開(kāi)的內(nèi)殼的蒸汽渦輪(例如，使用高達(dá)大約140bar的活蒸汽的高壓蒸汽渦輪)。蒸汽渦輪包括外殼和設(shè)置在外殼內(nèi)的內(nèi)殼。內(nèi)殼沿軸向方向(例如，沿水平地分開(kāi)的凸緣)水平地分成上內(nèi)殼部分(例如，具有上凸緣部分)和下內(nèi)殼部分(例如，具有下凸緣部分)。水平地分開(kāi)的凸緣可降低與蒸汽渦輪的組裝相關(guān)聯(lián)的成本，同時(shí)實(shí)現(xiàn)較大的平衡鼓密封件和蒸汽回收鼓密封件的直徑。內(nèi)殼包括集成在內(nèi)殼內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)反應(yīng)級(jí)。
[0014]具體而言，(多個(gè))反應(yīng)級(jí)的葉片連接于集成在內(nèi)殼內(nèi)的一個(gè)或更多個(gè)葉片托架。
[0015]集成的反應(yīng)級(jí)可限制施加在外殼上的壓力。事實(shí)上，高壓流體在內(nèi)殼內(nèi)處理，并且當(dāng)其穿過(guò)外殼時(shí)，其具有較低壓力。
[0016]蒸汽渦輪包括在一個(gè)或更多個(gè)反應(yīng)級(jí)(例如，交替排的靜止葉片)的上游設(shè)置在內(nèi)殼內(nèi)的脈動(dòng)級(jí)(例如，設(shè)置在噴嘴后方的一組移動(dòng)葉片)。蒸汽渦輪還包括多個(gè)蒸汽導(dǎo)管，其限定穿過(guò)上和內(nèi)殼部分的流體流動(dòng)路徑(例如，蒸汽流動(dòng)路徑)，以提供流體(例如，蒸汽)至脈動(dòng)級(jí)的完全弧形進(jìn)入(例如，流體完全繞著轉(zhuǎn)子進(jìn)入，或大約360度進(jìn)入)。脈動(dòng)級(jí)上的完全弧形進(jìn)入最小化脈動(dòng)級(jí)的旋轉(zhuǎn)葉片上的應(yīng)力，同時(shí)保持高蒸汽質(zhì)量流。在某些實(shí)施例中，蒸汽導(dǎo)管(例如，蒸汽通路)中的一個(gè)或更多個(gè)包括設(shè)置在上內(nèi)殼中的上蒸汽導(dǎo)管部分(例如，具有蒸汽通路的結(jié)構(gòu))，以及設(shè)置在下內(nèi)殼部分中的下蒸汽導(dǎo)管部分(例如，具有蒸汽通路的結(jié)構(gòu))，它們形成上凸緣部分與下凸緣部分之間的密封界面以阻擋流體穿過(guò)密封界面的泄漏。在某些實(shí)施例中，密封界面包括環(huán)形密封件和設(shè)置成穿過(guò)環(huán)形密封件的部分來(lái)阻擋環(huán)形密封件關(guān)于上和下蒸汽導(dǎo)管部分的旋轉(zhuǎn)的抗旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。密封界面可有助于朝下蒸汽導(dǎo)管部分驅(qū)動(dòng)流體(例如，蒸汽)。在一些實(shí)施例中，內(nèi)殼包括固持件(例如，軸向推力固持件)，其與外殼的部分(例如，凸起)對(duì)接。具體而言，上固持件部分(例如，包括凹槽)可關(guān)于蒸汽渦輪的旋轉(zhuǎn)軸線圍繞上內(nèi)殼部分的外表面沿周向部分地延伸。另夕卜，下固持件部分(例如，包括凹槽)可關(guān)于蒸汽渦輪的旋轉(zhuǎn)軸線圍繞下內(nèi)殼部分的外表面沿周向部分地延伸。固持件可阻擋響應(yīng)于蒸汽渦輪的操作期間生成的軸向力的內(nèi)殼關(guān)于外殼的移動(dòng)。此外，固持件實(shí)現(xiàn)蒸汽渦輪的室之間的流體經(jīng)過(guò)(例如，蒸汽)，因此實(shí)現(xiàn)蒸汽密封回收和提高的渦輪效率。
[0017]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖，圖1為具有水平地分開(kāi)的內(nèi)殼12的蒸汽渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)10(例如，高壓蒸汽渦輪)的部分的實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D。蒸汽渦輪10可包括多種構(gòu)件，為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，其中的一些并未示出和/或論述。在以下論述中，可參照關(guān)于渦輪系統(tǒng)10的縱軸線或旋轉(zhuǎn)軸線20的徑向方向或軸線14、軸向方向或軸線16，以及周向方向或軸線18。如下文更詳細(xì)描述的，水平地分開(kāi)的內(nèi)殼12及其相關(guān)聯(lián)的特征可降低蒸汽渦輪10的組裝的成本，同時(shí)通過(guò)加強(qiáng)平衡鼓74和蒸汽回收鼓72密封件來(lái)阻擋流體(例如，蒸汽)泄漏而提高蒸汽渦輪10的效率。
[0018]蒸汽渦輪10包括外殼22和設(shè)置在外殼22內(nèi)的內(nèi)殼12。內(nèi)殼12大體上具有筒形或中空環(huán)形。內(nèi)殼12沿軸向方向16水平地分成上內(nèi)殼部分24(例如，一半或半圓柱部分)和下內(nèi)殼部分26 (例如，一半或半圓柱部分，見(jiàn)圖2)。如下文更詳細(xì)描述的，上內(nèi)殼部分24包括上凸緣部分76，并且下內(nèi)殼部分26包括下凸緣部分82，它們一起形成沿軸向方向16的水平地分開(kāi)的凸緣88。水平地分開(kāi)的內(nèi)殼22和凸緣可降低組裝蒸汽渦輪10的成本，同時(shí)加強(qiáng)平衡鼓密封件系統(tǒng)。上內(nèi)殼部分24和下內(nèi)殼部分26均包括上游部分28和下游部分30(例如，筒部分，見(jiàn)圖2)。密封件32(例如，環(huán)形密封件)在外殼22的內(nèi)表面34與上內(nèi)殼24的上游部分36的外表面36之間延伸。密封件32限定用于流體(例如，蒸汽)從外殼22流入內(nèi)殼12中的通路38。
[0019]內(nèi)殼12的上游部分28設(shè)置成圍繞位于集成在內(nèi)殼12的下游部分30內(nèi)(S卩，為其一部分)的多個(gè)反應(yīng)級(jí)42上游的脈動(dòng)級(jí)40 (例如，高壓脈動(dòng)級(jí))。脈動(dòng)級(jí)40包括一個(gè)或更