專利名稱：配有軸承支撐體的汽輪機(jī)的制作方法
配有軸承支撐體的汽輪機(jī)本發(fā)明涉及一種汽輪機(jī)，它配有 一個廢汽缸，用于導(dǎo)引廢氣流； 一個軸承，用于支承渦輪機(jī)軸；以及至少兩個軸承支撐體，利用這些軸 承支撐體可將軸承固定在廢汽缸上。在這種汽輪機(jī)上，軸承支撐體都直接處在廢汽流中。圖4示出一種 從現(xiàn)有技術(shù)狀況所知的用于支承的軸承支撐體18的^f黃斷面^L圖。這種 軸承支撐體是作為實體設(shè)計成形的，具有孔34,用于內(nèi)部容納供汽導(dǎo)管， 例如聯(lián)鎖蒸汽管道。在供汽導(dǎo)管和軸承支撐體18之間，只有一個很小 的游隙，因此，在供汽導(dǎo)管特別是聯(lián)鎖蒸汽管道和軸承支撐體18之間 就會發(fā)生一種內(nèi)部熱傳遞。即使爿t人外面也通過以汽輪機(jī)廢汽的直接加載 而對軸承支撐體18產(chǎn)生一種供熱現(xiàn)象。廢汽流的溫度視工作點之不同 而有很大的變化，從而使得軸承支撐體18的變形狀況受到直接影響。 從現(xiàn)有技術(shù)所知道的軸承支撐體裝置因此對內(nèi)部和外部的溫度影響都 是很敏感的。依此，按現(xiàn)有技術(shù)的汽輪機(jī)汽封蒸汽溫度被限制到低于 150°C的值，以及在軸承支撐體和廢汽缸或軸承之間設(shè)定出大的徑向游 隙。本發(fā)明的一項任務(wù)在于改進(jìn)文首述及的那種汽輪機(jī)，使得對整個 汽輪機(jī)能獲得熱力學(xué)的有效性優(yōu)點。依本發(fā)明，上述任務(wù)是利用這樣一種汽輪機(jī)加以解決的，按這種汽 輪機(jī)，至少兩個軸承支撐體中的每一個都具有一個安置在有關(guān)軸承支撐 體中的冷卻空腔，以用于導(dǎo)引冷卻劑，而且至少兩個軸承支撐體的冷卻 空腔經(jīng)過一個封閉的連接空腔在軸承的區(qū)域內(nèi)可導(dǎo)引流體地相連接。作 為冷卻劑，例如可使用冷卻空氣，在此情況下的軸承支撐體的冷卻空腔 便可設(shè)計為被冷卻空氣所流經(jīng)的通風(fēng)空腔。通過本發(fā)明提出的在相應(yīng)軸承支撐體中設(shè)定冷卻空腔的做法，和這 些冷卻空腔經(jīng)過一個封閉的在軸承區(qū)域中的連接空腔而連接，軸承支撐冷卻。在用冷卻空氣作為冷卻劑的情況下，可以借助對流而調(diào)定出一種 內(nèi)部的流過軸承支撐體的冷卻空氣流。在此情況下，由軸承支撐體中的 至少一個吸入環(huán)境空氣，并將之引導(dǎo)通過連接空腔，再由另一個軸承支撐體將之排放到環(huán)境中。這樣，即可將軸承支撐體內(nèi)的熱量排除掉，并 將軸承支撐體外部的廢汽流的溫度和/或在軸承支撐體內(nèi)部所引導(dǎo)的供 給介質(zhì)的溫度對軸承支撐體的變形特性的影響減小到最低程度。其結(jié)果 是，對于軸承及對于廢汽缸而言，都可將徑向間隙設(shè)計得不那么保守。依本發(fā)明，對整個汽輪機(jī)都可產(chǎn)生顯著的熱力學(xué)效率優(yōu)點。在按照 本發(fā)明實施冷卻系統(tǒng)時，甚至可以減小徑向間隙，使得可將軸承支撐體 直接地焊入到外面的廢汽缸和軸承的 一個內(nèi)部的軸密封殼體之間。此 外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，通常還允許在軸承支撐體內(nèi)所鋪設(shè)的氣封蒸汽導(dǎo) 管中有較高的氣封蒸汽溫度。在本發(fā)明提出的汽輪機(jī)上，氣封蒸汽溫度可以超過150°C。這就減小了氣封蒸汽系統(tǒng)的復(fù)雜性，并可節(jié)省制造上 和維護(hù)上的費用。根據(jù)優(yōu)選的實施形式，至少兩個軸承支撐體的冷卻空腔各自具有一 個朝向廢汽缸的開口。這些開口最好布置在軸承支撐體的朝向廢汽缸的 一端上。這樣，冷卻劑例如冷卻空氣便可從廢汽缸的外面，經(jīng)過一個或 多個確定的軸承支撐體的相關(guān)開口，而進(jìn)入到冷卻系統(tǒng)中，并經(jīng)過一個 或多個為此所配置的軸承支撐體上的相應(yīng)開口而再次排出到環(huán)境中。為了能夠特別有效地執(zhí)行軸承支撐體的冷卻，至少兩個軸承支撐體 的冷卻空腔和連接空腔形成 一 個與汽輪機(jī)的廢汽流封閉的壓力室。軸承最好具有一個軸密封殼體，連接空腔最好布置在軸密封殼體內(nèi) 部。這樣，廢汽流的流動力性就不會受到影響。根據(jù)另一個實施形式， 連接空腔是利用布置在一個軸密封殼體外面的導(dǎo)管形成的。根據(jù)另一個 實施形式，連接空腔被設(shè)計布置在軸承內(nèi)。根據(jù)一個有利的實施形式，連接空腔是設(shè)計成通道形的，特別是在 至少有三個軸承支撐體時設(shè)計為星狀通道系統(tǒng)。按這一實施形式，連接 空腔可以特別良好地在軸承支撐體之間傳輸冷卻劑。最好將軸承支撐體中的至少一個安置在汽輪機(jī)的下段，從而設(shè)計為 支承性的軸承支撐體。本發(fā)明提出的利用在一個冷卻空腔中所導(dǎo)引的冷 卻劑冷卻該支承性的軸承支撐體的做法，由于有大的作用于其上的機(jī)械 力之故，對于這一支承性軸承支撐體是特別有利的。在軸承利用至少三 個軸承支撐體加以保持的情況下,.有利的做法是至少有兩個軸承支撐體是支承性軸承支撐體，并因此安置在汽輪機(jī)的下段。這樣，被支承在 軸承中的渦輪機(jī)軸的重量便被分布到多個軸承支撐體上，從而又能減小徑向間隙。根據(jù)一個有利的實施形式，至少兩個軸承支撐體都分別是作為空心 體加以設(shè)計的。依此，空心體的內(nèi)部形成相應(yīng)的冷卻空腔。在此情況下， 在冷卻空腔中所導(dǎo)引的冷卻劑對軸承支撐體的冷卻作用特別高，因為冷 卻劑是沿著空心體的外壁流動的。根據(jù)另一個有利的實施形式，這些冷卻空腔分別沿著相應(yīng)的軸承支 撐體表面的至少一個區(qū)段依各自軸承支撐體的縱向伸延。這樣，冷卻劑 就可直接沿著支撐體表面的相應(yīng)區(qū)段加以引導(dǎo)，從而可實現(xiàn)支撐體表面 的最佳冷卻。由于冷卻空腔分別沿著各自的軸承支撐體的縱向延伸，所 以冷卻劑從流動技術(shù)而言，可以特別簡單地被引導(dǎo)通過相關(guān)聯(lián)的、被冷 卻劑所流通的壓力室。為了將軸承支撐體的承載部分與由汽封蒸汽管路所放出的熱相屏蔽，最好采取以下措施在通風(fēng)通道中至少安置一個汽封蒸汽管路。根據(jù)一個有利的實施形式，汽輪機(jī)是配有軸向流出系統(tǒng)的低壓汽輪 機(jī)。按這種汽輪機(jī)，通過廢汽流的熱傳遞在按現(xiàn)有技術(shù)所采用的實施形 式情況下對軸承支撐體產(chǎn)生特別負(fù)面的作用。依本發(fā)明配置的用于低壓 汽輪機(jī)的軸承支撐體的冷卻裝置，能夠通過減小徑向間隙，特別有利地 提高熱力效率，不僅在汽輪機(jī)正常工作中是如此，在汽輪機(jī)的不穩(wěn)定工 作情況下亦是如此。根據(jù)另一個有利的實施形式，軸承是低壓汽輪機(jī)的一個后軸承。該才;，本發(fā)明提出的措施對于汽輪機(jī)的熱力學(xué)效率能夠起到有利作°用。 下面將參照所附的示意圖對本發(fā)明提出的一種汽輪機(jī)的一個實施例做詳細(xì)說明。附圖表示

圖1配有一個后軸承的本發(fā)明提出的低壓汽輪機(jī)的橫斷面視圖； 圖2圖1中所示低壓汽輪機(jī)的斷面視圖的一個詳圖，在一個下方承載性的軸承支撐體的部位內(nèi)；圖3圖1中所示低壓汽輪機(jī)的斷面視圖的一個詳圖，在一個上方的軸承支撐體的部位內(nèi)，圖4從現(xiàn)有技術(shù)所知的承栽性的軸承支撐體的一個橫斷面視圖。 圖1表示本發(fā)明提出的一種低壓汽輪機(jī)10的結(jié)構(gòu)。低壓汽輪機(jī)10具有一個外面的廢汽缸12和一個里面的軸密封殼體l4。軸密封殼體l4包含一個后軸承16,用于容納一個在圖中未示出的渦輪機(jī)軸。軸密封殼 體14經(jīng)過三個下承載性的軸承支撐體18及一個上軸承支撐體20而被 固定在廢汽缸12上。此外，下承載性的軸承支撐體18及上軸承支撐體 20都是設(shè)計為空心體，并被直接焊定在外面的廢汽缸12和里面的軸密 封殼體14之間。圖2和3中詳細(xì)示出了軸承支撐體18中的一個的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以及 軸承支撐體20和軸密封殼體14的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖2中示出圖1中所示的 低壓汽輪機(jī)的一個局部，在三個下承載性的軸承支撐體18中的一個的 范圍內(nèi)。軸承支撐體18具有一個將廢汽缸12同軸密封殼體14連接起 來、設(shè)計成實心的軸承支承部22。沿著該軸承支承部22,依其縱向延 伸著一個設(shè)計為通風(fēng)通道的冷卻空腔24。此外，軸承支撐體18用一個 防熱套30加以包圍，該防熱套具有一個補(bǔ)償器32,用來補(bǔ)償該防熱套 30的長度變化。經(jīng)過一個在廢氣缸12中的通道，冷卻空氣26由冷卻空 腔24中的一個開口 25而被吸入到軸承支撐體18的冷卻空腔24中。冷 卻空氣26在流過冷卻空腔24之后進(jìn)入到軸密封殼體14的一個連接空 腔28中。軸密封殼體14中的連接空腔28呈星狀地將所有的軸承支撐 體即三個下軸承支撐體18和上軸承支撐體20的相應(yīng)冷卻空腔連接起 來。這樣，就形成一個與廢汽流封閉的、以冷卻空氣流過的所謂的軸承 星壓力室，該壓力室包含所有的軸承支撐體18及20的冷卻空腔24和 軸密封殼體14的連接空腔28。如圖1中所示，下面的承載性的軸承支 撐體18都以軸密封殼體一側(cè)所吸入的新鮮空氣流過，新鮮空氣然后完 全地經(jīng)過非承載性的上面的軸承支撐體20再#1排放到環(huán)境中。圖3表示低壓汽輪機(jī)10的一個局部，即上面的軸承支撐體20的范 圍中的一個局部。該軸承支撐體也包含一個將里面的軸密封殼體14同 外面的廢汽缸12連接起來的設(shè)計成實心的軸承支承部22。沿該軸承支 承部同樣有一個作為通風(fēng)通道設(shè)計的冷卻空腔24,該冷卻空腔經(jīng)過一個 開口 25匯入到廢汽缸12中。由于上軸承支撐體20的冷卻空腔24必須 容納被引入到三個承載性軸承支撐體18中的全部冷卻空氣流，所以上 軸承支撐體20的冷卻空腔24的橫斷面的尺寸設(shè)計得相應(yīng)較大。在上軸 承支撐體20的冷卻空腔24中所引導(dǎo)的冷卻空氣26的冷卻效應(yīng)，與在 承栽性的下軸承支撐體18中所引導(dǎo)的冷卻空氣26的冷卻效應(yīng)相比，有 所降低，這是因為冷卻空氣26在流過下軸承支撐體18時就被加熱之故。上軸承支撐體20的冷卻需要當(dāng)然是較少的，因為它作為非承載性的軸 承支撐體所受到的機(jī)械負(fù)荷較小，從而其變形傾向亦較小之故。為了能 夠完全發(fā)揮其設(shè)定的作用，應(yīng)配置如圖1中所示的本發(fā)明提出的冷卻系 統(tǒng)。這就是i兌，冷卻空氣流26應(yīng)當(dāng)由下向上地加以定向，即首先流過 下面的承載性的軸承支撐體18,然后才流過上面的軸承支撐體20。
權(quán)利要求
1.汽輪機(jī)，它有廢汽缸(12)，用于引導(dǎo)廢汽流；軸承(16)，用于支承渦輪機(jī)軸；至少兩個軸承支撐體(18，20)，軸承(16)利用軸承支撐體被固定在廢汽缸(12)上，其特征在于所述至少兩個軸承支撐體(18，20)中的每一個都具有布置在相關(guān)軸承支撐體(18，20)中的冷卻空腔(24)，用于引導(dǎo)冷卻劑(26)；所述至少兩個軸承支撐體(18，20)的冷卻空腔(24)通過封閉的連接空腔(28)而在軸承(16)的范圍內(nèi)導(dǎo)引流體地連接起來。
2. 按權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)， 其特征在于所述至少兩個軸承支撐體(18, 20)的冷卻空腔(24)各自具有朝 向廢汽缸(12)的開口 (25)。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的汽輪機(jī)， 其特征在于所述至少兩個軸承支撐體(18, 20)的冷卻空腔(24)和連接空腔 (28)形成與汽輪機(jī)(10)的廢汽流所封閉的壓力室。
4. 按以上權(quán)利要求中任一項所述的汽輪機(jī)， 其特征在于所述軸承(16)具有軸密封殼體(14);連接空腔(28)被布置在 軸密封殼體(14)內(nèi)。
5. 按以上權(quán)利要求中任一項所述的汽輪機(jī)， 其特征在于所述連接空腔(28)是設(shè)計成通道狀的，特別是在存在至少三個軸 承支撐體(18, 20)的情況下是星形的通道系統(tǒng)(28)。
6. 按以上權(quán)利要求中任一項所述的汽輪機(jī)， 其特征在于所述軸承支撐體(18, 20)中的至少一個被布置在汽輪機(jī)U0)的 下段中，因此是承載性的軸承支撐體(18)。
7. 按以上權(quán)利要求中任一項所述的汽輪機(jī)， 其特征在于所述至少兩個軸承支撐體(18, 20)各自設(shè)計為空心體。
8. 按以上權(quán)利要求中任一項所述的汽輪機(jī)， 其特征在于所述冷卻空腔(24 )分別沿著相應(yīng)的支撐體表面的至少一個區(qū)段沿 相應(yīng)的軸承支撐體(18， 20)的縱向延伸。
9. 按以上權(quán)利要求中任一項所述的汽輪機(jī)， 其特征在于在冷卻空腔(24)內(nèi)，安置有至少一個汽封蒸汽導(dǎo)管。
10. 按以上權(quán)利要求中任一項所述的汽輪機(jī)， 其特征在于所述汽輪機(jī)(10)是作為配有軸向排出系統(tǒng)的低壓汽輪機(jī)。
11. 按權(quán)利要求10所述的汽輪機(jī)， 其特征在于所述軸承(16 )是作為低壓汽輪機(jī)(10 )的后軸承設(shè)計的。
全文摘要
涉及一種汽輪機(jī)，它配有一個廢汽缸(12)用于引導(dǎo)廢汽流；一個軸承(16)用于支承一個渦輪機(jī)軸；以及至少兩個軸承支撐體(18，20)，軸承(16)利用這些軸承支撐體被固定在廢汽缸(12)上。依本發(fā)明，其特征在于至少兩個軸承支撐體(18，20)中的任一個都具有一個被布置在相關(guān)軸承支撐體中的冷卻空腔(24)以用于引導(dǎo)冷卻劑(26)；至少兩個軸承支撐體(18，20)的冷卻空腔(24)經(jīng)過一個封閉的連接空腔(28)而在軸承(16)的范圍內(nèi)可導(dǎo)引流體地連接起來。
文檔編號F01D25/16GK101321929SQ200680045003
公開日2008年12月10日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月1日
發(fā)明者H·艾姆斯特特, K·斯法, M·-A·施瓦茨, N·皮帕, S·埃辛克 申請人:西門子公司