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由于處于里面的調(diào)節(jié)閥而具有緊湊的進流殼體的渦輪機的制作方法

文檔序號:5149971閱讀:133來源:國知局
專利名稱:由于處于里面的調(diào)節(jié)閥而具有緊湊的進流殼體的渦輪機的制作方法
技術領域
本發(fā)明涉及一種渦輪機,其具有進流殼體,該進流殼體具有能夠 被快速關閉閥所關閉的用于流入的工作介質(zhì)的入口 、多個調(diào)節(jié)閥以及 至少兩個噴嘴組,其中能夠借助于所述調(diào)節(jié)閥來控制從所述入口到噴 嘴組中的工作介質(zhì)流,
背景技術
從同一個申請人的公開文獻DE 1 915 267 Al中公開了一種這樣 的渦輪機。進流殼體是渦輪機殼體的一部分,工作介質(zhì)朝渦輪機流入 這部分中并且在這部分中工作介質(zhì)指向轉(zhuǎn)子,為給轉(zhuǎn)子加載負荷,所 述進流殼體包括多個噴嘴組,這些噴嘴組環(huán)扇形地在共同的直徑上圍 繞著轉(zhuǎn)子延伸。每個噴嘴組聯(lián)合了多個指向轉(zhuǎn)子的噴嘴。通過入口流 入的工作介質(zhì)被導入噴嘴組中,從噴嘴中流出來并且流經(jīng)轉(zhuǎn)子的動葉 片組。將噴嘴劃分為噴嘴組用于功率調(diào)節(jié)。因為質(zhì)量流量受到噴嘴橫 截面的限制,所以通過被加載工作介質(zhì)的噴嘴組的變化可以控制總質(zhì) 量流量并且由此控制渦輪機的功率。通過調(diào)節(jié)閥來控制將工作介質(zhì)分 配到各個噴嘴組上并且控制每個噴嘴組單獨的質(zhì)量流量,為緊急斷開 設置了快速關閉閥,該快速關閉閥可以關閉所述入口并且由此阻止通 過渦輪機的總工作介質(zhì)流。
在DE 1 915 267 Al的圖2a中示出了 一種已知的蒸汽渦輪機的進 流殼體。在這種在原理上今天依然制造的殼體結(jié)構(gòu)中,調(diào)節(jié)閥處于原 來的渦輪機殼體上方的所謂的閥門殼體或者閥箱中。工作介質(zhì)在側(cè)面 通過入口流入,流經(jīng)快速關閉閥并且到達所述閥箱中,從該閥箱開始 五根并聯(lián)的輸入管路分別通過調(diào)節(jié)閥分支到五個噴嘴組,每個噴嘴組 由此擁有自身的輸入管路以及自身的調(diào)節(jié)閥.相應的輸入管路和閥門 彼此并聯(lián)。附圖1示出了這種裝置的線路圖。在這樣的閥門裝置的今 天的結(jié)構(gòu)形式中,所述調(diào)節(jié)閥的線性導引的閥桿通常分別用獨有的馬 達來驅(qū)動并且如在這個公開文獻中示出的一樣不是通過控制桿 (Steuerbalken )來驅(qū)動。
在蒸汽渦輪機的另一種已知的結(jié)構(gòu)形式中,調(diào)節(jié)閥布置在渦輪機殼體的外部并且通過焊接的管子或者彎管與噴嘴殼體相連接。遠離進 流殼體分布的新鮮蒸汽流由此通過比較長的管道導送給噴嘴組。
這兩種結(jié)構(gòu)形式的缺點是,所述具有處于外面的閥箱或者管子的
進流殼體以十分占用空間(raumgreifend)的方式來制造。除此以外, 這些結(jié)構(gòu)耗費巨大,因為必須為閥門的鑄造殼體、管道和法蘭使用品 質(zhì)非常高的材料。通過通往噴嘴組的管道或者輸入管路中的多次流動 轉(zhuǎn)向,不可避免地出現(xiàn)巨大的能量損失。此外,在DE 1 915 267中說 明的被軸向流過的調(diào)節(jié)閥要求很高的調(diào)節(jié)力。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于這種現(xiàn)有技術,本發(fā)明的任務是,如此改進開頭所述類型的 渦輪機,從而將其進流殼體構(gòu)造得盡可能緊湊,并且減少通過長的管 路引起的流動損失。
該任務首先通過以下方式來解決,即所述調(diào)節(jié)閥按功能分為初級 調(diào)節(jié)閥和至少一個次級調(diào)節(jié)閥。此外,所述入口通過入口管路與第一 噴嘴組相連接,其中使入口管路如此穿過所述初級調(diào)節(jié)閥,從而能夠 借助于該初級調(diào)節(jié)閥來控制沿所述入口管路的工作介質(zhì)流.按本發(fā) 明,所述次級調(diào)節(jié)閥如此將第一噴嘴組與第二噴嘴組相連接,從而能
夠借助于所述次級調(diào)節(jié)閥來控制從第一噴嘴組到第二噴嘴組中的工 作介質(zhì)流。
本發(fā)明基于這樣的基本構(gòu)思,也就是不再用并聯(lián)的調(diào)節(jié)閥來控制 各個噴嘴組,而是通過次級調(diào)節(jié)閥使所述噴嘴組串聯(lián)。這項措施能夠 在原則上節(jié)省進流殼體中的管道途徑并且就這樣實現(xiàn)更為緊湊的結(jié) 構(gòu)類型。此外,通過管路的節(jié)省也減少流動損失。在控制渦輪機時, 所述初級調(diào)節(jié)閥的閥門位置起決定作用,因為初級調(diào)節(jié)閥可以控制穿 過渦輪機的總工作介質(zhì)流。因為所述第一噴嘴組通過所述初級調(diào)節(jié)岡 和快速關閉閥直接與所述入口相連接,所以在初級調(diào)節(jié)閥和快速關閉 閥打開時始終向所述第一噴嘴組加栽工作介質(zhì)。為提高功率,布置在 后面的噴嘴組逐漸通過次級調(diào)節(jié)閥來接通。
本發(fā)明的一種優(yōu)選的改進方案提出,在進流殼體中設置了至少三 個串聯(lián)的噴嘴組,從而需要至少兩個次級調(diào)節(jié)閥,所述次級調(diào)節(jié)閥將
第一噴嘴組與第二噴嘴組連接起來或者說將第二噴嘴組與第三噴嘴 組連接起來,除此以外為了能夠以更小的步長來控制效率,還建議設置第四噴嘴組或者第五噴嘴組;所必需的次級調(diào)節(jié)閥的數(shù)目因此上升 到三個或者說四個。
如早已提到的一樣,整個工作介質(zhì)流流經(jīng)所述初級調(diào)節(jié)閥。為了 將操縱力保持在微小的程度上并且能夠?qū)崿F(xiàn)渦輪機的平穩(wěn)的起動,在 此建議給這個閥配i殳一個預升程。
這樣的渦輪機的起動優(yōu)選通過以下步驟來進行在渦輪機靜止時 首先打開快速關閉閥,由此在所述初級調(diào)節(jié)閥的閥座之前形成工作介 質(zhì)的壓力。第一噴嘴組直接通過初級調(diào)節(jié)閥來觸發(fā)。借助于小的設置 在初級調(diào)節(jié)閥上的預提升閥來推動渦輪機并將其置于工作轉(zhuǎn)速上。在 機器已經(jīng)承受負荷并且第一噴嘴組完全被控制之后,主調(diào)節(jié)閥起動并 且就這樣為工作介質(zhì)的全部質(zhì)量流量流釋放橫截面。因為穿過第一噴 嘴組的噴嘴橫截面的質(zhì)量流量被封頂(gedeckelt),所以在達到最大 質(zhì)量流量時渦輪機的功率保持恒定。如果要進一步提高渦輪機功率, 那就打開所述第一次級調(diào)節(jié)閥,使得工作介質(zhì)流現(xiàn)在也到達第二噴嘴 組。質(zhì)量流量由此而增加。只要渦輪機擁有其它的布置在后面的噴嘴 組,那就在后面通過打開相應的次級調(diào)節(jié)閥來接通這些噴嘴組。
各個噴嘴組的按本發(fā)明的布線(Verschaltung )允許直接在環(huán)扇 形地圍繞著轉(zhuǎn)子延伸的噴嘴組之間布置次級調(diào)節(jié)閥的閉鎖機構(gòu),也就 是布置在和噴嘴組相同的直徑上。進流殼體中的流動途徑由此進一步 縮短,進流殼體的結(jié)構(gòu)空間在這種設計中可以通過以下方式顯著降 低,即所述次級調(diào)節(jié)閥的操縱軸徑向于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸來布置。所述閉 鎖機構(gòu)的操縱途徑而后也就是說不是相切于噴嘴組的直徑而是徑向 于噴嘴組的直徑。由此降低所述進流殼體的需要的外直徑。
優(yōu)選在該實施方式中,所述次級調(diào)節(jié)閥的閉鎖機構(gòu)構(gòu)造為能夠以 旋轉(zhuǎn)的方式切換的調(diào)節(jié)閥門(Regelklappe ),因而所述操縱軸是旋 轉(zhuǎn)軸。所述以旋轉(zhuǎn)方式切換的閉鎖機構(gòu)占用的位置空間少于線性切換 的閉鎖機構(gòu),要求更小的操縱力,并且不必完全密封。因此也可以使 用以旋轉(zhuǎn)方式切換的不完全密封的閉鎖機構(gòu),因為在次級調(diào)節(jié)閥上不 需要快速關閉功能。這種快速關閉功能由快速關閉鬧和布置在后面的 初級調(diào)節(jié)閥來承擔。優(yōu)選所述按本發(fā)明的渴輪機的進流殼體基本上構(gòu) 造為環(huán)形并且分為至少兩個殼體半體,其中入口管路是一個殼體半體 的集成的組成部分。這種設計的優(yōu)點是,能夠在沒有法蘭連接的情況下焊接工作介質(zhì)的管路,只需用活塞環(huán)對進入渦輪機殼體中的輸入管 件進行密封,并且所有構(gòu)件在起動階段中都得到良好的預熱。在蒸汽 體積很大時,兩個殼體半體可以分別設有集成的入口 ,用于在總體上 使進汽接頭的名義寬度加倍。
本發(fā)明優(yōu)選應用在軸向結(jié)構(gòu)類型的蒸汽渦輪機的領域中。


現(xiàn)在應該借助于實施例對本發(fā)明進行詳細解釋。為此附圖示出 圖l是常規(guī)的閥門線路(現(xiàn)有技術); 圖2是按本發(fā)明的閥門線路; 圖3是進流殼體的部分分解的透視圖; 圖4是進流殼體的部分分解的后視圖; 圖5是進流殼體的剖面; 圖6是具有兩個入口的進流殼體。
具體實施例方式
圖1示意示出了如從開頭所提到的公開文獻中公開的常規(guī)的蒸 汽渦輪機的閥門線路。渦輪機的殼體包括進流殼體1,未示出的轉(zhuǎn)子 能夠旋轉(zhuǎn)地支承在該進流殼體1中。通過四個噴嘴組21、 22、 23、 24向轉(zhuǎn)子加載工作介質(zhì),所述噴嘴組21、 22、 23、 24環(huán)扇形地在一 個共同的直徑D上圍繞著轉(zhuǎn)子延伸。
工作介質(zhì)在使用蒸汽渦輪機的情況下也就是水蒸汽通過入口 3 流入進流殼體l中。緊接在入口 3的后面布置了快速關閉閥4,借助 于該快速關閉閥4可以在緊急情況下快速地關閉所述入口 3。在快速 關閉閥4的后面,工作介質(zhì)流扇狀散開到四條輸入管路51、 52、 53、 54中,所迷輸入管路51、 52、 53、 54將入口 3分別與噴嘴組21、 22、 23、 24連接起來。穿過輸入管路51、 52、 53、 54的工作介質(zhì)流通過 相應的調(diào)節(jié)閥61、 62、 63、 64來控制。所述噴嘴組21到24因此通 過其各自的輸入管路51到54和所屬的調(diào)節(jié)閥61到64相并聯(lián)。
圖2示出了按本發(fā)明的線路布置。在這里所述能夠通過快速關閉 閥4關閉的入口 3 (新鮮蒸汽接頭)通過入口管路7直接地并且僅僅 與所述第一噴嘴組21相連接。所述入口管路7穿過初級調(diào)節(jié)閱8, 該初級調(diào)節(jié)閥8控制著穿過渦輪機的整個工作介質(zhì)流。所述初級調(diào)節(jié) 閥8有利地設有一個預升程,該預升程比如可以通過并聯(lián)的預提升閥來實現(xiàn)(未示出)。
快速關閉閥4、初級調(diào)節(jié)閥8和第一噴嘴組21由此通過入口管路 7來串聯(lián)。串聯(lián)繼續(xù)延續(xù)到第二22、第三23和第四噴嘴組24中。所 述第二噴嘴組22僅僅通過第一次級調(diào)節(jié)閥91與第一噴嘴組21相連 接。以同樣的方式通過第二次級調(diào)節(jié)閥92將笫二噴嘴組22連接到第 三噴嘴組23上,相應地通過第三次級調(diào)節(jié)閥93來連接到第四噴嘴組 24中。
所述次級調(diào)節(jié)閥91、 92、 93的閉鎖機構(gòu)10處于和噴嘴組21、 22、 23、 24相同的直徑D上。由此獲得進流殼體1的特別緊湊的結(jié)構(gòu)類 型。所述次級調(diào)節(jié)閥的操縱軸11徑向于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸也就是徑向于 殼體中心延伸。通過這些措施,所述操縱機構(gòu)的伺服馬達12可以布 置在進流殼體1的外部,
在圖3到5中可以看出這種結(jié)構(gòu)類型的具體的設計建議。所述次 級調(diào)節(jié)閥91、 92、 93在此應該以旋轉(zhuǎn)的方式來操縱,因而所述閉鎖 機構(gòu)IO是回轉(zhuǎn)閥。所述伺服馬達12安放到進流殼體1上,也就是說 安放在無壓力的區(qū)域中。僅僅必須對離開所述殼體的操縱軸11進行 密封,這在旋轉(zhuǎn)軸上顯得容易。
因此,所述進流殼體1本身基本上為環(huán)形的并且明顯比在現(xiàn)有技 術中緊湊,因為該進流殼體1只需容納噴嘴組21、 22、 23和閉鎖機 構(gòu)10。
所述進流殼體1澆鑄而成并且被劃分為上面的殼體半體la和下 面的殼體半體lb,其中所述入口管路7是下面的殼體半體lb的集成 的組成部分。初級調(diào)節(jié)閥8和快速關閉閥4布置在殼體1的外部。因 此僅僅需要用活塞環(huán)對進入渦輪機殼體中的蒸汽輸入管件進行密封。 因此可以在沒有法蘭連接的情況下來烊接所述蒸汽管路。
在蒸汽體積很大時同樣可以給進流殼體配設兩條入口管路,用于
由此將進汽接頭的名義寬度加倍。然后相應地也需要兩個初級調(diào)節(jié)閥 和兩個快速關閉閥,每入口各一個。
圖6示出了具有兩條集成的入口管路7的進流殼體。 除了緊湊的尺寸和微小的流動損失之外,所示出的結(jié)構(gòu)的特別的 優(yōu)點在于閥門的微小的調(diào)節(jié)力。因此,處于里面的調(diào)節(jié)閥門10尤其 只需微小的調(diào)節(jié)力并且尤其不需要快速關閉裝置,因為所述調(diào)節(jié)閥門10與初級調(diào)節(jié)閥8和快速關閉閥4串聯(lián)。此外,所述處于里面的調(diào) 節(jié)閥門可以在不打開渦輪機殼體的情況下拆卸和安裝。
權(quán)利要求
1.渦輪機,其具有進流殼體,該進流殼體具有能夠被快速關閉閥所關閉的用于流入的工作介質(zhì)的入口、多個調(diào)節(jié)閥以及至少兩個噴嘴組,其中能夠借助于所述調(diào)節(jié)閥來控制從所述入口到噴嘴組中的工作介質(zhì)流,其特征在于,所述進流殼體(1)包括初級調(diào)節(jié)閥(8)和至少一個次級調(diào)節(jié)閥(91),所述入口(3)通過入口管路(7)與第一噴嘴組(21)相連接,其中所述入口管路(7)穿過初級調(diào)節(jié)閥(8),從而能夠借助于該初級調(diào)節(jié)閥(8)來控制沿所述入口管路(7)的工作介質(zhì)流,并且所述次級調(diào)節(jié)閥(91)將第一噴嘴組(21)與第二噴嘴組(22)相連接,從而能夠借助于所述次級調(diào)節(jié)閥(91)來控制從第一噴嘴組(21)到第二噴嘴組(22)中的工作介質(zhì)流。
2. 按權(quán)利要求1所迷的渦輪機,其特征在于,設有第三噴嘴組(23)和第二次級調(diào)節(jié)閥(92), 其中所述第二次級調(diào)節(jié)閥(92)將第二噴嘴組(2"與第三噴嘴組(23 ) 連接起來,從而能夠借助于所述第二次級調(diào)節(jié)閥(92)來控制從第二 噴嘴組(22)到第三噴嘴組(23)中的工作介質(zhì)流.
3. 按權(quán)利要求1或2所述的渦輪機, 其特征在于,所述初級調(diào)節(jié)閥(8)設有一個預升程。
4. 按權(quán)利要求1到3中任一項所述的渦輪機,其中,'所述渦輪機包括能夠旋轉(zhuǎn)地支承在進流殼體(1)中的轉(zhuǎn) 子,其中所述噴嘴組(21、 22)環(huán)扇形地在共同的直徑(D)上圍繞 著轉(zhuǎn)子延伸,并且其中每個次級調(diào)節(jié)閥(91、 92)具有閉鎖機構(gòu)(10) 和操縱軸(n),其特征在于,所述次級調(diào)節(jié)閥(91、 92)的閉鎖機構(gòu)(10)布置在所述噴嘴組 (21、 22、 23)的直徑(D)上。
5. 按權(quán)利要求4所述的渦輪機, 其特征在于,所述次級調(diào)節(jié)閥(91、 92)的操縱軸(11)徑向于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸延伸。
6. 按權(quán)利要求5所述的渦輪機, 其特征在于,所述次級調(diào)節(jié)岡(91、 92)的閉鎖機構(gòu)(10)能夠以旋轉(zhuǎn)方式切 換,因而所述操縱軸(11)是旋轉(zhuǎn)軸。
7. 按權(quán)利要求4、 5或6所述的渦輪機, 其特征在于,所述進流殼體(1 )基本上為環(huán)形并且分為至少兩個殼體半體(la、 lb),其中所述入口管路(7)是一個殼體半體(lb)的集成的組成 部分。
8. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的渦輪機,其中,所述噴嘴組(21、 22、 23)分別設有大量的指向轉(zhuǎn)子的噴嘴,其特征在于,所述噴嘴軸向指向轉(zhuǎn)子,因而所述渦輪機作為軸向渦輪機被工作 介質(zhì)平行于其轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸地流過。
9. 按前述權(quán)利要求中任一項所述的渦輪機, 其特征在于,流入的工作介質(zhì)是水蒸汽。
10. 用于運行尤其用于起動按權(quán)利要求3所述的渦輪機的方法, 其特征在于以下步驟a) 打開快速關閉閥(4),b) 打開初級調(diào)節(jié)閱(8)的預升程,c) 在達到轉(zhuǎn)子的工作轉(zhuǎn)速之后完全打開所述初級調(diào)節(jié)閥(8),d) 打開所述第一次級調(diào)節(jié)閥(91)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種渦輪機,其具有進流殼體(1),該進流殼體(1)具有能夠被快速關閉閥(4)所關閉的用于流入的工作介質(zhì)的入口(3)、多個調(diào)節(jié)閥(91、8)以及至少兩個噴嘴組(21、22),其中能夠借助于所述調(diào)節(jié)閥(61、8)來控制從所述入口(3)到噴嘴組(21、22)中的工作介質(zhì)流。此外,所述入口(3)通過入口管路(7)與第一噴嘴組(21)相連接,其中所述入口管路(7)穿過初級調(diào)節(jié)閥(8),從而能夠借助于該初級調(diào)節(jié)閥(8)來控制沿所述入口管路(7)的工作介質(zhì)流。按本發(fā)明,所述次級調(diào)節(jié)閥(91)將第一噴嘴組(21)與第二噴嘴組(22)相連接,從而能夠借助于所述次級調(diào)節(jié)閥(91)來控制從第一噴嘴組(21)到第二噴嘴組(22)中的工作介質(zhì)流。
文檔編號F01D17/00GK101680308SQ200880019281
公開日2010年3月24日 申請日期2008年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月8日
發(fā)明者R·蓋斯特, W·格林杰 申請人:西門子公司
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