專利名稱：用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的原子核低壓封裝殼體及殼體的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在旋轉(zhuǎn)機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)和靜止部件之間的密封。尤其是，本發(fā)明涉及一種原子核低壓蒸汽輪機(jī)封裝殼體(packing casing)設(shè)計(jì)，該殼體通過降低水平接合處扭曲而不易于泄漏。
背景技術(shù)：
在旋轉(zhuǎn)機(jī)器如渦輪機(jī)中，在轉(zhuǎn)動(dòng)和靜止部件之間提供密封。尤其是，通常弧形密封環(huán)部分(弧形密封部分)設(shè)置在靜止部件中的環(huán)形凹槽中、與機(jī)器旋轉(zhuǎn)軸同軸并因此與旋轉(zhuǎn)部件的密封表面同軸。每個(gè)弧形密封環(huán)部分帶有一個(gè)與旋轉(zhuǎn)部件的密封表面相對(duì)的弧形密封面。
在典型的安裝中，如圖2-3所示，每個(gè)環(huán)型凹槽10、12為具有相互軸向朝向的定位凸緣并在其間限定了狹口的燕尾型。靜止部件(殼體)通常沿限定靜止殼體的上半部分和下半部分16、18的大致水平伸展的中線縱向分開。因此，半環(huán)形燕尾凹槽10、12接收弧形密封環(huán)部分。密封環(huán)區(qū)段類似地為燕尾型，具有一對(duì)相互軸向遠(yuǎn)離指向的凸緣以設(shè)置在燕尾型槽，而連接密封面和區(qū)段凸緣的頸部穿過由凹槽的定位凸緣限定的狹口。為了圖示清楚并易于圖示封裝支座，忽略了傳統(tǒng)密封環(huán)部分的圖示。同樣，為了簡(jiǎn)化而省略了轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的圖示，但在圖1中示出旋轉(zhuǎn)軸。
傳統(tǒng)的原子核低壓蒸汽輪機(jī)封裝殼體16、18通常由切割制造并由焊接在一起形成的鋼板形成。該制品作為一個(gè)組件機(jī)加工，而用于形成定位封裝環(huán)支座20、22的鏜孔直徑。封裝環(huán)支座然后焊接于封裝殼體制品。
該原子核低壓蒸汽輪機(jī)封裝殼體16、18易于受空氣泄漏到內(nèi)部的影響而對(duì)性能產(chǎn)生不利的影響。尤其是，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的封裝殼體由焊接在一起的板材形成，因此封裝殼體的所有運(yùn)動(dòng)直接傳輸?shù)剿浇雍咸?4、26。沿每個(gè)封裝級(jí)具有熱梯度并且該不平衡的熱應(yīng)變由此直接穿過水平接合處。隨時(shí)間推移，封裝殼體水平接合處將由于沿每個(gè)殼體的熱梯度而變形。一旦接合處開始開啟，蒸汽可泄漏通過并腐蝕通道使空氣進(jìn)入。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種降低水平接合處泄漏的原子核低壓封裝殼體。這可通過提供與殼體單獨(dú)形成的密封環(huán)支座來完成，這樣使得熱應(yīng)變負(fù)荷不傳遞到水平接合處。在本發(fā)明的實(shí)施例中，密封環(huán)支座放置在殼體的預(yù)制凹槽中適當(dāng)位置處而不是直接焊接在殼體上。
因此，本發(fā)明體現(xiàn)在用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的封裝殼體，該封裝殼體具有圍繞軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的部件，該封裝殼體包括上半部分殼體；下半部分殼體；多個(gè)封裝支座，每個(gè)所述的封裝支座包括具有內(nèi)周表面和外周表面的周邊區(qū)段的一部分；每個(gè)所述的區(qū)段包括限定在所述的內(nèi)周表面內(nèi)以用來接收適當(dāng)構(gòu)型(complimentarily configured)的密封環(huán)的燕尾型狹口，所述封裝支座圍繞所述殼體半部分的圓周內(nèi)周邊設(shè)置，并且所述的封裝支座基本不固定地附加在所述的殼體半部分上。
本發(fā)明還體現(xiàn)在一種用于具有圍繞軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地部件的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的封裝殼體，該密封殼體包括上半部分殼體和下半部分殼體，每個(gè)所述的上半部分和下半部分殼體具有沿其圓周的內(nèi)周邊限定的多個(gè)凹槽；以及多個(gè)封裝支座，每個(gè)所述的封裝支座為周邊區(qū)段的一部分，包括內(nèi)周表面、限定在所述的內(nèi)周表面內(nèi)以接收適當(dāng)構(gòu)型(complimentarily configured)的密封環(huán)的燕尾型狹口、外周表面、以及從所述的外周表面徑向突出的徑向凸緣；所述徑向凸緣尺寸定為并構(gòu)造為安裝在所述殼體半部分的相應(yīng)凹槽中。
還提供了體現(xiàn)本發(fā)明的制造封裝支座的方法。因此，本發(fā)明還體現(xiàn)在一種制造用于具有圍繞軸可轉(zhuǎn)動(dòng)部件的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的封裝殼體的方法，該方法包括提供多個(gè)封裝支座，每個(gè)作為加工后的加工部件，每個(gè)所述封裝支座為周圍區(qū)段的一部分，具有內(nèi)周表面、限定在所述的內(nèi)周表面內(nèi)以接收適當(dāng)構(gòu)型的密封環(huán)的燕尾型狹口、外周邊表面、和從所述的外周邊表面徑向突出的徑向凸緣；切割，成型和焊接鋼板以生產(chǎn)上半部分和下半部分殼體裝置；機(jī)加工所述上半部分和下半部分殼體制品為一鏜孔直徑，用于在其中定位封裝環(huán)支座，由此產(chǎn)生上半部分和下半部分殼體；和沿每個(gè)所述的殼體上半部分和下半部分的圓周內(nèi)周邊成型和加工多個(gè)周邊凹槽中至少一個(gè)，所述凹槽尺寸定為和并構(gòu)造為接收所述封裝支座的相應(yīng)凸緣。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，提供了通氣和密封蒸汽通道的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，以減小制造成本。根據(jù)該實(shí)施例，通氣和密封蒸汽僅在底部四分之一進(jìn)、出，而不是整個(gè)半個(gè)底部，使得封裝機(jī)殼設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化，從而降低制造和材料成本。
簡(jiǎn)化的蒸汽通道設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于封裝殼體的上半部變得更簡(jiǎn)單且制造更廉價(jià)，這是因?yàn)樗旧蠟橛糜谌菁{封裝支座的機(jī)殼。


通過結(jié)合附圖對(duì)下面詳述的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的認(rèn)真研究，本發(fā)明的這些和其他目的及優(yōu)點(diǎn)將得到更完全認(rèn)識(shí)和理解，其中圖1為傳統(tǒng)封裝殼體的透視圖；圖2是圖1中所示的封裝殼體的橫截面圖；圖3是示出傳統(tǒng)水平接合處的封裝殼體下半部的透視簡(jiǎn)圖；圖4是類似于圖1的透視圖，但圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的封裝殼體；圖5是圖4所示的封裝殼體結(jié)構(gòu)的橫截面圖；圖6是根據(jù)圖4-5的實(shí)施例的封裝殼體下半部的平面圖；圖7為實(shí)施本發(fā)明的封裝殼體上半部的放大的部分透視圖；和圖8為根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的封裝殼體下半部的正視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1-3表示傳統(tǒng)的封裝殼體的結(jié)構(gòu)。如上所指出，傳統(tǒng)封裝殼體由切割制造并由焊接在一起的鋼板形成。然后該裝置作為一個(gè)部件機(jī)加工，而用來形成定位支座(carrier)上的鏜孔直徑。封裝環(huán)支座(packing ringcarrier)20、22分別焊接到封裝殼體16、18上，如圖2和3具體所示。
如上所述，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的封裝殼體制成焊接在一起的板材并因?yàn)榉庋b環(huán)支座焊接成封裝殼體，封裝的所有運(yùn)動(dòng)都傳遞到水平接合處。本發(fā)明提出通過與封裝殼體單獨(dú)地提供封裝環(huán)支座來降低水平接合處的滲漏，從而熱應(yīng)變(thermal distortion)負(fù)荷將不會(huì)傳遞到水平接合處。
作為本發(fā)明第一實(shí)施例，原子核低壓封裝殼體借助于圖4-7的示例來說明。為便于解釋和理解，大致對(duì)應(yīng)于上述傳統(tǒng)封裝殼體元件的封裝殼體元件被指派以相應(yīng)的附圖標(biāo)記，并增加100，但描述僅限于呈現(xiàn)出本發(fā)明結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)組件的差異部分。
如圖5-7所示，封裝環(huán)支座120、122分別配裝在封裝殼體上半部116、118預(yù)制的凹槽132、128中適當(dāng)位置處，而不是直接焊接在封裝殼體上半部。因此，在圖5和6所示的實(shí)施例中，加工殼體下半部118以限定凹槽或狹口128，用以接收從封裝支座122的外周表面140徑向突出的相應(yīng)尺寸和形狀的凸緣或舌片130。圖5和7還示出具有用于接收從封裝支座120的外周表面142徑向突出的凸緣或舌片134的狹口或凹槽132的上半部封裝殼體116。如圖4-7所示，封裝支座120、122的內(nèi)周表面144、146通常構(gòu)造成具有燕尾型槽110、112，用于接收傳統(tǒng)的密封環(huán)(packing ring)(未示出)。
因此密封環(huán)支座作為單獨(dú)的環(huán)部分120、122設(shè)置，每個(gè)限定了加工過的加工部分。雖然封裝支座具有位于各個(gè)凹槽中的凸緣或鍵128、130，但它們不牢固固定到殼體半部分116、118的其他部分上。因此，熱應(yīng)變負(fù)荷將不傳遞到水平接合處，并且將降低水平接合處隨時(shí)間而扭曲的可能性。
封裝支座上半部120安裝在封裝殼體上半部?jī)?nèi)并然后帶有支座的整個(gè)上半部連接到下半部。每個(gè)封裝支座120通過保持鍵(未示出)保持在其位置上。在封裝支座每側(cè)的定位銷(dowel)控制上半部和下半部之間的配合，而密封鍵148使得沿各個(gè)支座的泄漏最小。在支座和殼體之間的表面進(jìn)一步提供周邊密封，特別是在舌片134和凹槽132的交界處，如圖7所示。通過密封支座兩側(cè)的壓差強(qiáng)迫這些表面匹配在一起。在支座和殼體上，表面的部分加工成緊密公差，使得當(dāng)他們接觸時(shí)形成封閉。
在所示的實(shí)施例中，增加水平接合處寬度使得提供密封鍵鈕150以把泄漏降到最小。另外，通過采用三個(gè)螺栓替代螺釘可改進(jìn)螺紋連接，并且定位螺栓可用于替代定位銷來定位水平接合處的各半部分。增加密封鍵以通過終止光滑表面并提供對(duì)流動(dòng)的阻礙來幫助降低沿接點(diǎn)的泄漏。通過使用螺栓替代螺釘，有可能得到可更好地將凸緣表面保持到一起的較高的預(yù)負(fù)載。再一次有可能使泄漏最小。另外，通過使用定位螺栓替代定位銷，可得到附加的螺栓力，通過在接點(diǎn)兩側(cè)具有較高的力來再次將接合表面保持在一起。定位銷(或定位螺栓)幫助將上半部和下半部對(duì)準(zhǔn)在一起。這些都是對(duì)過去實(shí)踐的改進(jìn)。
如將要理解和明白的，實(shí)施本發(fā)明的封裝殼體上半部和下半部可通過切割、成型、和焊接鋼板以傳統(tǒng)方式制造，以生產(chǎn)殼體上半部和下半部成品。如必要或期望，上半部和下半部成品然后加工成一鏜孔直徑，以在其中定位密封環(huán)支座，由此生產(chǎn)出上半部和下半部殼體。
沿上半部和下半部殼體中每一個(gè)的圓周內(nèi)周邊形成和/或加工用于接合封裝支座的凸緣的周邊凹槽。為完成這個(gè)制造過程，每個(gè)作為加工后的加工部件的多個(gè)封裝支座圍繞殼體半部的圓周內(nèi)周邊放置。如上所述，每個(gè)密封環(huán)支座為周邊區(qū)段的一部分，具有內(nèi)周邊表面，燕尾型槽限定在內(nèi)周邊表面內(nèi)，以接收適當(dāng)結(jié)構(gòu)(complimentarily configured)的密封環(huán)(未示出)；外周邊表面；和從外周邊表面徑向突出的輻射狀凸緣。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，與圖1-3的現(xiàn)有技術(shù)相比，可簡(jiǎn)化通氣和蒸汽密封通道。關(guān)于這方面，如圖4-5所示，在第一實(shí)施例中，殼體包括通氣和密封通道路徑136、138，類似于圖1-3傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的通氣和密封通道路徑36、38。如圖8所示，作為本發(fā)明第二實(shí)施例，可提供用于通氣和密封蒸汽的通道236、238，僅在底部四分之一部分而不是整個(gè)底部進(jìn)入或排出，使得可更容易和低廉制造封裝殼體。本設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于封裝殼體的上半部分變得更簡(jiǎn)單并且制造更低廉，這是因?yàn)樗旧蠟槌休d封裝支座的殼體。另外，因?yàn)檎羝辉谒姆种徊糠诌M(jìn)入，加工和制造得以簡(jiǎn)化，這是因?yàn)檎羝ǖ啦幌笤冉Y(jié)構(gòu)那么復(fù)雜。
雖然本發(fā)明結(jié)合目前認(rèn)為是最實(shí)際和最優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了描述，應(yīng)當(dāng)明白本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例，相反，而是期望覆蓋包含在權(quán)利要求書精神和范圍內(nèi)的各種改變和等同的配置。因此，雖然圖5-7所示的封裝殼體有三個(gè)封裝支座120、122，應(yīng)當(dāng)明白根據(jù)封裝殼體的結(jié)構(gòu)和密封系統(tǒng)，可以具有更多的支座。
權(quán)利要求
1.一種用于具有圍繞軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的封裝殼體，包括上半部分殼體(116)；下半部分殼體(118)；以及多個(gè)封裝支座(120、122)，每個(gè)所述封裝支座包括周邊區(qū)段的一部分，其具有內(nèi)周表面(144、146)和外周表面(140、142)；每個(gè)所述區(qū)段包括限定在所述的內(nèi)周表面內(nèi)以用來接收適當(dāng)構(gòu)型的密封環(huán)的燕尾型狹口(110、112)，所述封裝支座(120、122)圍繞所述殼體半部分(116、118)圓周內(nèi)周邊設(shè)置，并且所述封裝支座基本免于固定地附著于所述的殼體半部分。
2.如權(quán)利要求1所述的封裝殼體，其中，所述上半部分和下半部分殼體(116、118)中每一個(gè)具有沿其所述內(nèi)周邊限定的多個(gè)凹槽(128、132)；徑向凸緣(130、132)從每個(gè)所述的封裝支座的所述外周表面(140、142)徑向突出，所述徑向凸緣尺寸確定為并構(gòu)造為設(shè)置在所述殼體半部分的相應(yīng)凹槽中。
3.如權(quán)利要求1所述的封裝殼體，其中，每個(gè)所述的封裝支座(120、122)通常為半圓形形狀，以便與殼體半部分(116、118)的相應(yīng)內(nèi)周邊接合。
4.如權(quán)利要求3所述的封裝殼體，其中，所述上半部分和下半部分殼體在水平接合處(124、126；224、226)螺栓連接在一起，并且在所述水平接合處用定位銷對(duì)準(zhǔn)圓周抵靠的封裝支座。
5.如權(quán)利要求1所述的封裝殼體，其中，所述上半部分和下半部分殼體在水平接合處螺栓連接在一起，并且還包括軸向延伸的密封鍵(150)，該密封鍵設(shè)置成在所述水平接合處、在上半部分和下半部分殼體之間延伸。
6.如權(quán)利要求1所述的封裝殼體，其中，所述下殼體部分包括向所述殼體的所述內(nèi)周表面(146)開口的通氣和蒸汽通道(136、138；236、238)；每個(gè)所述通氣和蒸汽通道(236、238)限制于所述下殼體的相應(yīng)的四分之一，使得所述通氣和蒸汽通道彼此基本上不重疊。
7.一種用于具有圍繞軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的封裝殼體，包括上半部分殼體(116)和下半部分殼體(118)，每個(gè)所述的上半部分和下半部分殼體具有沿其圓周內(nèi)周邊限定的多個(gè)凹槽(128、132)；以及多個(gè)封裝支座(120、122)，每個(gè)所述的封裝支座包括周邊區(qū)段的一部分，其具有內(nèi)周表面(144、146)、限定在所述內(nèi)周表面內(nèi)以接收適當(dāng)構(gòu)型的密封環(huán)的燕尾型狹口(110、112)、外周表面(140、142)、和從所述外周表面徑向突出的徑向凸緣(130、134)，所述徑向凸緣尺寸確定為并構(gòu)造為安裝在所述殼體半部分的相應(yīng)凹槽中。
8.一種制造用于具有圍繞軸可轉(zhuǎn)動(dòng)的部件的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的封裝殼體的方法，包括提供多個(gè)封裝支座(120、122)，每個(gè)作為加工后的加工部件，每個(gè)所述封裝支座為周圍區(qū)段的一部分，具有內(nèi)周表面(144、146)、限定在所述的內(nèi)周表面內(nèi)以接收適當(dāng)構(gòu)型的密封環(huán)的燕尾型狹口(110、112)、外周邊表面(140、142)、和從所述的外周邊表面(130、134)徑向突出的徑向凸緣；切割，成型和焊接鋼板以生產(chǎn)上半部分和下半部分殼體制品；機(jī)加工所述上半部分和下半部分殼體制品為鏜孔直徑，以在其中定位密封環(huán)支座，由此產(chǎn)生上半部分和下半部分殼體；以及沿每個(gè)所述上半部分和下半部分殼體的圓周內(nèi)周邊成型和加工多個(gè)周邊凹槽(128、132)中的至少一個(gè)，所述凹槽尺寸確定為并構(gòu)造為接收所述封裝支座的相應(yīng)凸緣。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，切割、成型和焊接步驟包括在所述下半部分殼體內(nèi)形成向其內(nèi)周表面開口的通氣和密封蒸汽通道(236、238)，每個(gè)所述的排氣和密封蒸汽通道限制在所述下半部分殼體的相應(yīng)的四分之一，使得所述通氣和蒸汽通道基本上不重疊。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括將周邊鄰接的封裝殼體(120、122)用定位銷對(duì)齊并在水平接合處(124、126)處螺栓連接所述上半部分和下半部分殼體(116、118)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有降低水平接合處泄漏的原子核低壓封裝殼體。這可通過提供與殼體單獨(dú)形成的密封環(huán)支座(120、122)完成，這樣使得熱應(yīng)變負(fù)荷不會(huì)傳遞到水平接合處(124、126)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，密封環(huán)支座配裝在殼體的預(yù)制凹槽(128、132)中而不是直接焊接在殼體上。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特征，通氣或密封蒸汽進(jìn)口或出口(236、238)只在底部四分之一而不是整個(gè)半個(gè)底部處，使得可簡(jiǎn)化封裝機(jī)殼的設(shè)計(jì)，從而降低制造和材料成本。
文檔編號(hào)F01D25/24GK1499046SQ20031011428
公開日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2003年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月12日
發(fā)明者諾埃爾·J·拜利納, 理查德·L·馬泰斯, L 馬泰斯, 諾埃爾 J 拜利納 申請(qǐng)人:通用電氣公司