專利名稱：具有護(hù)壁板的渦輪機(jī)殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尤其蒸汽渦輪機(jī)的渦輪機(jī)殼體，該渦輪機(jī)殼體由渦輪機(jī)殼體下面 部分和渦輪機(jī)殼體上面部分組成，它們?cè)谘b配狀態(tài)下相互接合并且在此在其接合面上分別 構(gòu)造接合部，其中每個(gè)渦輪機(jī)殼體部分在接合部的區(qū)域內(nèi)具有接合法蘭，通過(guò)該接合法蘭 將渦輪機(jī)殼體部分借助于接合螺栓相互擰緊。
背景技術(shù)：
渦輪機(jī)殼體的外殼體通常構(gòu)造成雙構(gòu)件的并且包括渦輪機(jī)殼體下面部分以及渦 輪機(jī)殼體上面部分。渦輪機(jī)殼體的雙構(gòu)件的實(shí)施方式簡(jiǎn)化了轉(zhuǎn)子的裝配。渦輪機(jī)殼體下面 部分和渦輪機(jī)殼體上面部分在裝配狀態(tài)下通過(guò)接合面相互接合。在此，渦輪機(jī)殼體下面部 分和渦輪機(jī)殼體上面部分在其接合面上分別構(gòu)成接合部。在接合部的區(qū)域內(nèi)，所述渦輪機(jī) 殼體部分具有接合法蘭，通過(guò)接合法蘭將渦輪機(jī)殼體部分借助于接合螺栓相互擰緊。在接合部的區(qū)域內(nèi)，在渦輪機(jī)運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)不密封性，從而在蒸汽渦輪機(jī)的情 況下熱的蒸汽會(huì)通過(guò)接合部出去。在此，不密封性尤其出現(xiàn)在渦輪機(jī)殼體的相鄰的腔室之 間。不密封性的原因尤其是相鄰的腔室之間較高的溫度差，并且也是渦輪機(jī)殼體部分內(nèi)部 的溫度分布的結(jié)果。在此，部件溫度分布受到流體溫度、流體和殼體部分之間對(duì)流的熱傳遞 以及熱輻射的顯著影響。由于接合法蘭，所述殼體部分的壁厚是不均勻的，由此產(chǎn)生不均勻 的溫度分布并且由此在部件中形成應(yīng)力，該應(yīng)力導(dǎo)致接合部區(qū)域中的不密封性。至今為止，通過(guò)接合螺栓的尺寸、布置方式、材料選擇以及預(yù)張緊或者說(shuō)通過(guò)改變 熱力學(xué)的參數(shù)來(lái)解決所述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
由此出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)是相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)更好地并且更簡(jiǎn)單地密封接合部。該任務(wù)通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求1的特征得到解決。可以單個(gè)地或者相互組合地使用的 有利的設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。按本發(fā)明的渦輪機(jī)殼體包括渦輪機(jī)殼體下面部分和渦輪機(jī)殼體上面部分，它們?cè)?裝配狀態(tài)下相互接合并且在此在其接合面上分別構(gòu)造接合部，其中每個(gè)渦輪機(jī)殼體部分在 接合部的區(qū)域內(nèi)具有接合法蘭，通過(guò)該接合法蘭將渦輪機(jī)殼體部分借助于接合螺栓相互擰 緊，所述渦輪機(jī)殼體的突出之處在于，在渦輪機(jī)殼體的內(nèi)壁上在接合法蘭的區(qū)域內(nèi)設(shè)置護(hù) 壁板，如此布置和構(gòu)造該護(hù)壁板，使得其減少接合法蘭區(qū)域中的對(duì)流的熱傳遞以及熱輻射。 在接合法蘭區(qū)域中的對(duì)流的熱傳遞以及熱輻射的減少使得軸向的溫度梯度得到減少，并且 也能夠在相鄰的腔室之間的溫度差較高時(shí)在接合部的區(qū)域中可靠地密封渦輪機(jī)殼體。在 此，護(hù)壁板是一種簡(jiǎn)單并且很有效的措施。本發(fā)明的有利的設(shè)計(jì)方案提出，所述護(hù)壁板基本上由金屬材料制成。該金屬材料 是成本低廉的、制造簡(jiǎn)單的，并且可以容易地固定在渦輪機(jī)殼體的內(nèi)壁上。在需要時(shí)能夠容 易地替換損壞的護(hù)壁板，因?yàn)榻饘俨牧夏軌蛉菀椎孬@得并且在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。
本發(fā)明的特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案提出，所述護(hù)壁板借助于熱彈性的固定件固定在渦 輪機(jī)殼體的內(nèi)壁上。所述護(hù)壁板的熱彈性的固定件負(fù)責(zé)在護(hù)壁板中不會(huì)由于溫度梯度而產(chǎn) 生應(yīng)力，所述應(yīng)力可能導(dǎo)致護(hù)壁板的損壞，或者說(shuō)會(huì)破壞或者損壞在內(nèi)壁上的固定。本發(fā)明的特別的設(shè)計(jì)方案提出，借助于螺紋連接實(shí)現(xiàn)熱彈性的固定件。該螺紋連 接可以非常容易地進(jìn)行構(gòu)造，并且負(fù)責(zé)將護(hù)壁板持久地并且可靠地固定在渦輪機(jī)殼體的或 者說(shuō)渦輪機(jī)殼體部分的內(nèi)壁上。特別優(yōu)選地通過(guò)至少一個(gè)支撐螺栓來(lái)實(shí)現(xiàn)螺紋連接。該支撐螺栓負(fù)責(zé)將護(hù)壁板非 直接地靠在渦輪機(jī)殼體部分上。由此實(shí)現(xiàn)了護(hù)壁板和渦輪機(jī)殼體之間的縫隙，該縫隙負(fù)責(zé) 更好地屏蔽對(duì)流的熱傳遞和熱輻射。本發(fā)明的另一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案提出，相應(yīng)的護(hù)壁板在30°到60°的圓周角α 上延伸，該圓周角從相應(yīng)的接合部開(kāi)始測(cè)量。如此尺寸構(gòu)造的護(hù)壁板負(fù)責(zé)在較少使用材料 的同時(shí)充分地保護(hù)接合部。具有更大的圓周角的護(hù)壁板雖然也是可以的，但是只能對(duì)不重 要的改善作貢獻(xiàn)。在護(hù)壁板的圓周角更小時(shí)，在接合部區(qū)域中的保護(hù)僅僅是不充分的，從而 不能十分有效地并且可靠地排除接合部的區(qū)域內(nèi)的不密封性。本發(fā)明的另一優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案提出，所述護(hù)壁板沿軸向在接合螺栓的一個(gè)到三個(gè) 螺距上延伸。由此確保了足夠地覆蓋所述接合部，并且將材料需求降低到所需要的最低程 度。更大的護(hù)壁板不會(huì)對(duì)接合部區(qū)域中的密封性的改善作貢獻(xiàn)。相反，護(hù)壁板的軸向延伸 的減少會(huì)導(dǎo)致不能確?？煽康孛芊饨雍喜俊０幢景l(fā)明的渦輪機(jī)殼體基于這樣的構(gòu)思，即通過(guò)接合部區(qū)域內(nèi)的簡(jiǎn)單的護(hù)壁板能 夠十分有效地減少?gòu)牧黧w到渦輪機(jī)殼體壁的對(duì)流的熱傳遞以及熱輻射，由此能夠以簡(jiǎn)單并 且成本低廉的方式防止接合部區(qū)域內(nèi)的不密封性。這樣的護(hù)壁板尤其能夠用于蒸汽渦輪機(jī) 殼體，在那里經(jīng)常出現(xiàn)接合部區(qū)域中的密封問(wèn)題，并且必須以較大花費(fèi)來(lái)減少該問(wèn)題。


下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例以及其它優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行解釋。其中圖1是按本發(fā)明的渦輪機(jī)殼體的三維的剖面圖；圖2是按本發(fā)明的渦輪機(jī)殼體的徑向剖面圖。所述附圖分別是非常簡(jiǎn)化的示意圖，其中僅僅示出了對(duì)于描述本發(fā)明來(lái)說(shuō)所必需 的重要的部件。相同的或者說(shuō)功能相同的部件對(duì)于所有附圖設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式圖1示出了按本發(fā)明的渦輪機(jī)殼體的三維的剖面圖。該渦輪機(jī)殼體1包括渦輪機(jī) 殼體下面部分2和渦輪機(jī)殼體上面部分3。所述兩個(gè)渦輪機(jī)殼體部分2、3在裝配狀態(tài)下相 互接合。在此，在接合面上分別構(gòu)造接合部4。為了使流體不能從渦輪機(jī)殼體1的內(nèi)側(cè)向外 流，必須盡可能密封地封閉該接合部4。為此渦輪機(jī)殼體下面部分2和渦輪機(jī)殼體上面部 分3相互牢固地?cái)Q緊。為了良好地?cái)Q緊這兩個(gè)渦輪機(jī)殼體2和3，這兩個(gè)渦輪機(jī)殼體部分 分別具有接合法蘭5、6。接合螺栓11 (在圖1中不能看到)布置在接合法蘭5、6中。通過(guò) 擰緊所述兩個(gè)渦輪機(jī)殼體部分2、3來(lái)密封渦輪機(jī)殼體1。在外殼體的內(nèi)側(cè)，在不同的位置 上設(shè)置了用于容納導(dǎo)向葉片外圈的接片12。通過(guò)導(dǎo)向葉片構(gòu)成了渦輪機(jī)殼體1內(nèi)部的不
4同的腔室13、14。在各個(gè)腔室13、14之間形成了較高的溫度差。在相鄰的腔室13、14之間 的較高的溫度差會(huì)引起不同的部件溫度或者說(shuō)部件溫度分布，這會(huì)導(dǎo)致部件的不同程度的 膨脹，由此形成接合部4的區(qū)域內(nèi)的不密封性。部件溫度分布受到流體溫度、流體和部件之 間的對(duì)流的熱傳遞以及熱輻射的顯著影響。為了防止由于部件不同程度的膨脹引起的不密 封性，要求在接合法蘭區(qū)域中軸向的溫度梯度的最小化。在接合法蘭區(qū)域中軸向的溫度梯 度的最小化通過(guò)護(hù)壁板8實(shí)現(xiàn)。如此布置和構(gòu)造該護(hù)壁板8，使得其顯著減少接合法蘭5、 6的區(qū)域中的對(duì)流的熱傳遞以及熱輻射。由此，減少部件的不同程度的膨脹，并且實(shí)現(xiàn)接合 法蘭4的區(qū)域中可靠的密封。在圖2中詳細(xì)示出了護(hù)壁板8的構(gòu)造，并且在下面進(jìn)行詳細(xì) 描述。圖2示出了渦輪機(jī)殼體1的徑向剖面圖，如已經(jīng)在圖1中詳細(xì)描述的那樣。為了 將接合法蘭區(qū)域中的軸向的溫度梯度最小化，在渦輪機(jī)殼體1的內(nèi)壁7上、在接合法蘭5、 6的區(qū)域內(nèi)設(shè)置護(hù)壁板8。該護(hù)壁板8基本上由金屬材料制成。當(dāng)然也可以使用其它耐熱 的材料。所述護(hù)壁板8借助于熱彈性的固定件9固定在渦輪機(jī)殼體部分2、3的內(nèi)壁7上。 該熱彈性的固定件9用于在由于熱膨脹引起擴(kuò)張時(shí)不會(huì)導(dǎo)致護(hù)壁板8的損壞。在該實(shí)施例 中，所述護(hù)壁板8構(gòu)造成雙構(gòu)件的，其中分別設(shè)置用于屏蔽接合法蘭5、6的護(hù)壁板8。然而，本發(fā)明也包括單構(gòu)件的護(hù)壁板，該護(hù)壁板延伸通過(guò)兩個(gè)接合法蘭5、6。雙構(gòu) 件的實(shí)施方式相對(duì)于單構(gòu)件的實(shí)施方式僅僅具有更容易裝配和拆卸渦輪機(jī)殼體上面部分2 與渦輪機(jī)殼體下面部分3的優(yōu)點(diǎn)。借助于螺紋連接10實(shí)現(xiàn)了熱彈性的固定件9。在此，在 護(hù)壁板8的一個(gè)端部上進(jìn)行螺紋連接10。護(hù)壁板8的另一端部能夠直接與相應(yīng)的殼體部 分進(jìn)行焊接。在此，借助于至少一個(gè)支撐螺栓11實(shí)現(xiàn)所述螺紋連接10。通過(guò)使用支撐螺 栓11實(shí)現(xiàn)了護(hù)壁板8和渦輪機(jī)殼體1的內(nèi)壁7之間的一定的距離。通過(guò)護(hù)壁板8和渦輪 機(jī)殼體1的內(nèi)壁7之間的中間空間，明顯減少了從護(hù)壁板8到接合法蘭5、6的熱傳遞。由 此，只能通過(guò)支撐螺栓11和焊點(diǎn)進(jìn)行熱傳遞。從護(hù)壁板到接合法蘭5、6的熱輻射明顯小于 沒(méi)有護(hù)壁板時(shí)的熱輻射。由此，通過(guò)護(hù)壁板8在接合法蘭的區(qū)域內(nèi)不僅明顯減少了對(duì)流的熱傳遞而且明顯 減少了熱輻射，由此將接合法蘭區(qū)域中的軸向的溫度梯度最小化并且可靠地密封接合部4。 在雙構(gòu)件的結(jié)構(gòu)中，相應(yīng)的護(hù)壁板8優(yōu)選在大約30°到60°的圓周角α上延伸，該圓周角 從相應(yīng)的接合部4開(kāi)始測(cè)量。在護(hù)壁板的圓周角α更小時(shí)減少了熱屏蔽作用，由此不能確 ?？煽康胤忾]接合部4。大于60°的更大的圓周角α沒(méi)有帶來(lái)值得一提的關(guān)于屏蔽作用 的優(yōu)點(diǎn)。所述護(hù)壁板8應(yīng)該沿著軸向在接合螺栓的大致一到三個(gè)螺距上延伸，從而確?？?靠地屏蔽并且由此密封接合部4。所述護(hù)壁板8沿軸向布置在渦輪機(jī)殼體1的每2個(gè)腔室 之間。由此，通過(guò)按本發(fā)明的具有布置在渦輪機(jī)殼體1的內(nèi)壁7上的護(hù)壁板8的渦輪機(jī) 殼體1，能夠以特別簡(jiǎn)單并且成本低廉的方式通過(guò)內(nèi)部的熱屏蔽將接合法蘭區(qū)域內(nèi)的軸向 的溫度梯度最小化。由此顯著提高接合部4的密封性并且改善工作可靠性。具有護(hù)壁板8 的渦輪機(jī)殼體1能夠特別有效地用于蒸汽渦輪機(jī)。然而原則上，該護(hù)壁板適合于每一種渦 輪機(jī)殼體。能夠?qū)σ呀?jīng)存在的渦輪機(jī)殼體進(jìn)行加裝。
權(quán)利要求
1.渦輪機(jī)殼體(1)，所述渦輪機(jī)殼體包括渦輪機(jī)殼體下面部分(2)和渦輪機(jī)殼體上面 部分(3)，它們?cè)谘b配狀態(tài)下相互接合并且在此在其接合面上分別構(gòu)造接合部(4)，其中每 個(gè)渦輪機(jī)殼體部分(2、3)在所述接合部(4)的區(qū)域內(nèi)具有接合法蘭(5、6)，通過(guò)所述接合法 蘭將所述渦輪機(jī)殼體部分(2、3)借助于接合螺栓相互擰緊，其特征在于，在所述渦輪機(jī)殼體(1)的內(nèi)壁(7)上在所述接合法蘭(5、6)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置護(hù)壁板(8)， 布置和構(gòu)造所述護(hù)壁板，使得其減少所述接合法蘭(5、6)的區(qū)域中的對(duì)流的熱傳遞以及熱輻射。
2.按權(quán)利要求1所述的渦輪機(jī)殼體， 其特征在于，所述護(hù)壁板(8)基本上由金屬材料制成。
3.按權(quán)利要求1或2所述的渦輪機(jī)殼體， 其特征在于，所述護(hù)壁板(8)借助于熱彈性的固定件(9)固定在所述渦輪機(jī)殼體(2、3)的內(nèi)壁(7)上。
4.按權(quán)利要求3所述的渦輪機(jī)殼體， 其特征在于，借助于螺紋連接(10)實(shí)現(xiàn)所述熱彈性的固定件(9)。
5.按權(quán)利要求4所述的渦輪機(jī)殼體， 其特征在于，通過(guò)至少一個(gè)支撐螺栓(11)實(shí)現(xiàn)所述螺紋連接(10)。
6.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)殼體， 其特征在于，相應(yīng)的護(hù)壁板(8)在30°到60°的圓周角α上延伸，該圓周角從相應(yīng)的接合部(4) 開(kāi)始測(cè)量。
7.按上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的渦輪機(jī)殼體， 其特征在于，所述護(hù)壁板(8)沿軸向在接合螺栓的一個(gè)到三個(gè)螺距上延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有護(hù)壁板的渦輪機(jī)殼體(1)，其中在渦輪機(jī)殼體(1)的內(nèi)壁(7)上在接合法蘭(5、6)的區(qū)域內(nèi)設(shè)置護(hù)壁板(8)，如此布置和構(gòu)造該護(hù)壁板，使得其減少接合法蘭(5、6)的區(qū)域中的對(duì)流的熱傳遞以及熱輻射。
文檔編號(hào)F01D25/26GK101994530SQ201010254628
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月13日
發(fā)明者K·洛赫納, M·施特勞赫 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司