專利名稱：在流體機(jī)械的泄漏流中的渦旋破壞件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體機(jī)械，其具有能圍繞旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)地支承的轉(zhuǎn)子和圍繞轉(zhuǎn)子設(shè)置的殼體，其中殼體具有相對(duì)于轉(zhuǎn)子沿圓周方向構(gòu)成的殼體內(nèi)表面，其中在轉(zhuǎn)子和殼體內(nèi)表面之間構(gòu)造有至少一個(gè)空隙，其中多個(gè)徑向延伸的導(dǎo)向葉片分別借助于導(dǎo)向葉片根部固定在殼體上，并且在殼體內(nèi)表面的區(qū)域中設(shè)置有用于減少泄漏流的渦旋的渦旋破壞件。本發(fā)明還涉及一種具有這種流體機(jī)械的發(fā)電站設(shè)備。
背景技術(shù)：
流體機(jī)械在本發(fā)明的意義中例如是蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)或壓縮機(jī)，其中本發(fā)明優(yōu)選相關(guān)于蒸汽輪機(jī)。流體機(jī)械的特征在于流動(dòng)介質(zhì)?？偡Q“流體機(jī)械”概括有水輪機(jī)、蒸汽輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)、風(fēng)力渦輪機(jī)、離心泵和離心式壓縮機(jī)以及螺旋槳。所有這些機(jī)器共同的目的是，從流體中吸取能量，以便從而驅(qū)動(dòng)其他的機(jī)器或相反地，向流體輸入能量，以便提高所述流體的壓力。在流體機(jī)械中，能量轉(zhuǎn)換是間接的，并且優(yōu)選選取關(guān)于流體的動(dòng)能的路徑。這種流體機(jī)械例如能夠用于在發(fā)電站設(shè)備中產(chǎn)生電流。在流體機(jī)械中，例如在蒸汽輪機(jī)中，在工作時(shí)流動(dòng)介質(zhì)在主流動(dòng)方向上流動(dòng)，所述主流動(dòng)方向基本上相應(yīng)于旋轉(zhuǎn)軸線的方向。理想情況下，流動(dòng)介質(zhì)僅應(yīng)流過所謂的流體通道，所述流體通道具有所謂的導(dǎo)向葉片和轉(zhuǎn)子葉片。通常，流體通道由不同的相繼設(shè)置的導(dǎo)向葉片和轉(zhuǎn)子葉片構(gòu)成，其中導(dǎo)向葉片在導(dǎo)向葉片根部處固定在流體機(jī)械的殼體上，而轉(zhuǎn)子葉片固定在轉(zhuǎn)子上。流動(dòng)介質(zhì)通過流體通道從導(dǎo)向葉片和轉(zhuǎn)子葉片旁流過，其中流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為造成轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)能。因?yàn)檗D(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)在殼體中發(fā)生，所以在殼體內(nèi)表面和轉(zhuǎn)子之間存在空隙，所述空隙應(yīng)該構(gòu)成為盡可能小的。盡管如此，不能避免空隙，這造成穿過空隙的不期望的流動(dòng)。不期望的流動(dòng)從主流中得到，其中主流中的一部分分流，并且流過空隙。這種空隙流能夠稱為泄漏流，其中在流體機(jī)械的每種設(shè)計(jì)中的目的是，盡可能將泄漏流保持小。因此，存在不同的用于最小化泄漏流的方法。第一方法在于，在轉(zhuǎn)動(dòng)的和固定的組件之間設(shè)置所謂的密封唇。在此，所述密封唇旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地設(shè)置在轉(zhuǎn)子和定子上，并且用作用于泄漏流的阻擋部。因此，抑制基本上平行于主流流動(dòng)的泄漏流。然而，泄漏流在流體機(jī)械制造中造成其他不期望的效應(yīng)。通過空隙的泄漏流能夠增強(qiáng)或減弱在工作時(shí)存在的轉(zhuǎn)子振動(dòng)，這根據(jù)存在的邊界條件表現(xiàn)。所述效應(yīng)在流體機(jī)械制造中稱為空隙激振。尤其在蒸汽輪機(jī)制造中，所述效應(yīng)稱為蒸汽激振。因?yàn)槌障斗较蚍至鞯牧鲃?dòng)介質(zhì)部分具有不同的方向分量，除了沿著主流動(dòng)通道引導(dǎo)的主方向分量也存在指向圓周方向的方向分量。所述指向圓周方向的泄漏流分量也稱為渦旋?？障都ふ窕蛘羝ふ衽c泄漏流在進(jìn)入空隙中時(shí)的渦旋的方向和大小相關(guān)。一般來說，渦輪機(jī)中的泄漏流具有的效應(yīng)是，代替減弱的作用更確切地說實(shí)現(xiàn)激振的作用。所述激振作用是干擾的，并且存在的目標(biāo)是防止這種干擾。在此已知的是能使用不同的結(jié)構(gòu)形式的渦旋破壞件。渦旋破壞件在此理解為這樣的組件，所述組件對(duì)于沿圓周方向流動(dòng)的也稱為渦旋的泄漏流構(gòu)成阻擋部的組件。對(duì)此替選地或附加地，制動(dòng)流體能夠被吹入泄漏流中，使得由此最小化或防止渦旋。渦旋破壞件通常由各個(gè)組件構(gòu)成，并且以適合的方式沿圓周方向各自添入到殼體中。這能夠造成高的制造耗費(fèi)，這導(dǎo)致制造時(shí)間增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是，提出一種上述種類的流體機(jī)械，其能夠迅速地被制造，并且同時(shí)在技術(shù)上非常簡(jiǎn)單地構(gòu)造。所述目的根據(jù)本發(fā)明通過根據(jù)權(quán)利要求1的流體機(jī)械實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明基于的想法是，當(dāng)在流體機(jī)械的構(gòu)造中能夠以簡(jiǎn)單的方式?jīng)]有單獨(dú)耗費(fèi)地裝入各個(gè)渦旋破壞件時(shí)，能夠尤其簡(jiǎn)單地并且迅速地制造流體機(jī)械。尤其，在裝入各個(gè)渦旋破壞件時(shí)能夠取消焊接過程或類似耗費(fèi)的方法。這能夠通過將渦旋破壞件形狀配合地固定的方式實(shí)現(xiàn)。在此，為了簡(jiǎn)單的構(gòu)造，應(yīng)盡可能將現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)用于固定渦旋破壞件。這能夠通過適合地調(diào)整在殼體內(nèi)壁處的相鄰導(dǎo)向葉片的葉片根部的方式實(shí)現(xiàn)，例如通過引入相應(yīng)的凹陷部，并且通過將渦旋破壞件夾緊也就是說形狀配合地固定在兩個(gè)相鄰的導(dǎo)向葉片根部之間的方式來實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在，通過這種設(shè)置能夠?qū)u旋破壞件分布在整個(gè)圓周上，也就是說，有利地分別將渦旋破壞件形狀配合地固定在多個(gè)分別由兩個(gè)相鄰的導(dǎo)向葉片根部構(gòu)成的中間腔中。由此，以簡(jiǎn)單的方式能夠沿整個(gè)圓周方向?qū)崿F(xiàn)對(duì)泄漏流的圓周分量的充分抑制。在此有利地，每個(gè)中間腔均通過凹部形成，所述凹部分別引入到相鄰的導(dǎo)向葉片根部中。因此，導(dǎo)向葉片根部具有凹陷部，所述凹陷部用作為用于待裝入的渦旋破壞件的匹配形狀。為了抑制圓周分量，渦旋破壞件應(yīng)在流體機(jī)械的基本上徑向-軸向的平面中實(shí)現(xiàn)阻擋。因?yàn)樵趯?dǎo)向葉片根部之間的中間腔也在所述平面中延伸，通過將每個(gè)渦旋破壞件有利地構(gòu)造為基本上在徑向-軸向平面延伸的構(gòu)件的方式得到特別簡(jiǎn)單的、平坦的結(jié)構(gòu)方式。在有利的設(shè)計(jì)方案中，每個(gè)渦旋破壞件均構(gòu)造為板。這能夠?qū)崿F(xiàn)特別簡(jiǎn)單的和成本低的實(shí)施方案。附加地或替選地，每個(gè)渦旋破壞件能夠有利地是材料一體化的，也就是說由一件或一板件制成。這種渦旋破壞件能夠作為標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件必要時(shí)插入轉(zhuǎn)子和殼體內(nèi)壁之間的所有空隙中。這也簡(jiǎn)化制造和裝配。這些導(dǎo)向葉片根部在裝配后建立沿圓周方向的用于每個(gè)渦旋破壞件的形狀配合。為了也保證沿軸向方向的形狀配合，渦旋破壞件有利地具有沿徑向方向延伸的區(qū)段，所述區(qū)段形狀配合地固定在殼體的凹槽中。在有利的設(shè)計(jì)方案中，在此每個(gè)渦旋破壞件被以間隙配合的方式固定，也就是說，渦旋破壞件的標(biāo)稱尺寸比導(dǎo)向葉片根部之間的中間腔的標(biāo)稱尺寸略小。由此確保了，力線經(jīng)過導(dǎo)向葉片根部的側(cè)。在其他的或替選的設(shè)計(jì)方案中，每個(gè)渦旋破壞件具有加強(qiáng)筋，以至于在裝配導(dǎo)向葉片時(shí)渦旋破壞件有彈性地變形。此外，防止渦旋破壞件沿圓周方向傾斜。在此，板的輪廓也能夠借助于加強(qiáng)筋用于相對(duì)于沖擊的流體力實(shí)現(xiàn)加固。
因?yàn)樾孤┝鞑糠值鼐哂胁煌姆较蚍至?，所以其與適合于渦旋破壞件的形狀的邊界條件緊密相關(guān)。因此，例如可設(shè)想這樣的渦旋破壞件壁，所述渦旋破壞件壁具有倒圓的角，具有三角形的形狀或具有其他幾何形狀。為了特別簡(jiǎn)單地影響流動(dòng)，渦旋破壞件的暴露于流中的部分能夠相對(duì)于夾在兩個(gè)葉片根部之間的區(qū)域以一定角度設(shè)置，也就是說，渦旋破壞件有利地以平緩的角度沿圓周方向彎曲。此外，渦旋破壞件的指向與葉片根部的定向無關(guān)。在有利的設(shè)計(jì)方案中，這種流體機(jī)械使用在發(fā)電站設(shè)備中。借助于本發(fā)明得到的優(yōu)點(diǎn)尤其在于，通過將渦旋破壞件形狀配合地固定在兩個(gè)導(dǎo)向葉片根部之間能夠?qū)崿F(xiàn)在流體機(jī)械中特別簡(jiǎn)單和低成本地安裝渦旋破壞件。渦旋破壞件是標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，所述標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件能夠以相同的方式裝入在渦輪機(jī)的殼體和轉(zhuǎn)子之間的所有空隙處。標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件能夠簡(jiǎn)單地由板構(gòu)成，所述板安放到葉片根部的側(cè)上的匹配的凹陷部中。因此，隨后的更換也可以是特別簡(jiǎn)單的和成本低的。同時(shí)，通過有效的渦旋抑制實(shí)現(xiàn)流體機(jī)械的特別高的效率。借助于附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的實(shí)施例。在此示出:

圖1示出作為用于流體機(jī)械的實(shí)施例的蒸汽輪機(jī)，圖2示出流體機(jī)械中的部分視圖，圖3示出渦旋破壞件的沿圓周方向的視圖，圖4示出渦旋破壞件的沿軸向方向的視圖，圖5示出渦旋破壞件的沿徑向方向的視圖。在所有附圖中，相同的部分設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。下面，名稱徑向、軸向、圓周方向也分別相關(guān)于流體機(jī)械的系統(tǒng)，其中方向名稱“軸向”相關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線。
具體實(shí)施例方式圖1示出流體機(jī)械1，在此將蒸汽輪機(jī)作為實(shí)施形式。用于流體機(jī)械的其他示例是燃?xì)廨啓C(jī)或壓縮機(jī)。蒸汽輪機(jī)包括外殼體2，所述外殼體構(gòu)造為罐狀殼體。在此，罐狀結(jié)構(gòu)形式僅是示例的，本發(fā)明也能夠應(yīng)用在其他結(jié)構(gòu)形式的渦輪機(jī)中。對(duì)于外殼體2設(shè)置有具有固定機(jī)構(gòu)的蓋3。在外殼體2內(nèi)設(shè)置有內(nèi)殼體4。所述內(nèi)殼體具有導(dǎo)向葉片5。為了概覽性，在圖1中僅一個(gè)導(dǎo)向葉片設(shè)有附圖標(biāo)記5。此外，蒸汽輪機(jī)I具有入流口 6，在運(yùn)行時(shí)蒸汽作為流動(dòng)介質(zhì)流過所述入流口。流動(dòng)介質(zhì)通過流體通道7流經(jīng)導(dǎo)向葉片5。在內(nèi)殼體4內(nèi)部，轉(zhuǎn)子8圍繞旋轉(zhuǎn)軸線9可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承。轉(zhuǎn)子8包括設(shè)置在轉(zhuǎn)子表面上的轉(zhuǎn)子葉片10。為了概覽性，在圖1中僅一個(gè)轉(zhuǎn)子葉片設(shè)有附圖標(biāo)記10。此外，轉(zhuǎn)子8具有推力平衡活塞11，所述推力平衡活塞通常使用在具有對(duì)于這種類型常見的葉片組的高壓子渦輪中。流過蒸汽輪機(jī)I的蒸汽將其能量釋放到轉(zhuǎn)子8上，這造成轉(zhuǎn)子8的旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子8的旋轉(zhuǎn)例如用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)或泵。在圖2中示出流體機(jī)械的一部分視圖。圖2示出轉(zhuǎn)子葉片10的一部分。轉(zhuǎn)子葉片10具有覆蓋圈12。對(duì)置于覆蓋圈12，示出內(nèi)殼體4的一部分的殼體內(nèi)表面14。內(nèi)殼體4具有密封唇16，所述密封唇沿圓周方向旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地設(shè)置。在殼體內(nèi)表面14和轉(zhuǎn)子葉片10的覆蓋圈12的表面之間構(gòu)造有空隙18。流動(dòng)介質(zhì)的通過空隙18的流動(dòng)是應(yīng)被防止或最小化的損耗。
流動(dòng)介質(zhì)的大部分沿著主流流動(dòng)，基本上沿著旋轉(zhuǎn)軸線9流動(dòng)。在錐形的流體通道中，主流方向不強(qiáng)制精確地沿著旋轉(zhuǎn)軸線9延伸。主流16的比較小的分量沿徑向方向朝空隙18分流。泄漏流除了徑向的流動(dòng)分量也具有沿圓周方向進(jìn)行的流動(dòng)分量，也就是說，在圖2中從圖平面向外或向里。為了最小化泄漏流的沿圓周方向構(gòu)成的流動(dòng)分量，渦旋破壞件20安裝在殼體內(nèi)表面14的區(qū)域中。為了流體機(jī)械I的特別簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，渦旋破壞件20在此構(gòu)造為一件式的、由板制成的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，所述標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件形狀配合地固定在兩個(gè)導(dǎo)向葉片5的兩個(gè)導(dǎo)向葉片根部22之間。對(duì)此，在導(dǎo)向葉片根部22中分別引入相應(yīng)的凹部或凹陷部，所述凹部或凹陷部用作渦旋破壞件20的匹配形狀。在圖2中示出僅一個(gè)渦旋破壞件20，然而多個(gè)所述渦旋破壞件旋轉(zhuǎn)對(duì)稱地分布在流體機(jī)械I的整個(gè)圓周上。在此，渦旋破壞件20在其基本上在徑向-軸向平面中的面中延伸。渦旋破壞件20具有沿徑向方向延伸的區(qū)段26，所述區(qū)段接合到導(dǎo)向葉片槽28中。因此，不僅沿圓周方向通過導(dǎo)向葉片5，而且也沿軸向方向通過導(dǎo)向葉片槽28保證形狀配合，進(jìn)而保證渦旋破壞件20的可靠固定。在此，渦旋破壞件20的尺寸選擇為用于匹配間隙。渦旋破壞件此外具有在安裝狀態(tài)下朝向覆蓋圈12的磨削的棱邊29。所述棱邊應(yīng)防止，在接觸的情況下，渦旋破壞件20的整個(gè)側(cè)面不接觸并且不過度地?fù)p害覆蓋圈12。在圖3中示出渦旋破壞件20沿圓周方向的視圖。渦旋破壞件20具有首先沿徑向方向在徑向區(qū)段26上并且此外在軸向的其他區(qū)段上延伸的加強(qiáng)筋30。所述加強(qiáng)筋一方面用于加固構(gòu)件，另一方面能夠使渦旋破壞件20在裝配時(shí)有彈性地變形，使得防止所述渦旋破壞件傾斜。圖4示出渦旋破壞件20沿軸向方向的相應(yīng)的視圖。圖5示出從徑向方向看的渦旋破壞件20，其中渦旋破壞件20的彎曲能夠在徑向區(qū)段26的突出部處識(shí)別。在此，渦旋破壞件20圍繞沿徑向方向延伸的彎曲軸線32以平緩的角度彎曲。因此，渦旋破壞件20的伸入到空隙18中的部分的定向能夠與導(dǎo)向葉片5的安裝情況無關(guān)地匹配相應(yīng)的流動(dòng)情況。在此提出的渦旋破壞件是標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件，其能夠?qū)崿F(xiàn)流體機(jī)械I的特別簡(jiǎn)單的和成本低的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.流體機(jī)械，所述流體機(jī)械具有能圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(9)轉(zhuǎn)動(dòng)地支承的轉(zhuǎn)子(8)和圍繞所述轉(zhuǎn)子(8)設(shè)置的殼體(4，2)， 其中所述殼體(4, 2)具有相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子(8)在圓周方向上構(gòu)成的殼體內(nèi)表面(14), 其中在所述轉(zhuǎn)子(8)和所述殼體內(nèi)表面(14)之間構(gòu)成有至少一個(gè)空隙(18)， 其中多個(gè)徑向延伸的導(dǎo)向葉片(24)分別借助于導(dǎo)向葉片根部(22)固定在所述殼體上，并且在所述殼體內(nèi)表面(14)的區(qū)域中設(shè)置有渦旋破壞件(20)，以用于減少流過空隙(18)的泄漏流的指向圓周方向的渦旋， 其特征在于， 所述渦旋破壞件(20)構(gòu)成為形狀配合地固定的、基本上在徑向-軸向平面中延伸的構(gòu)件，所述構(gòu)件固定在由沿圓周方向相鄰的兩個(gè)導(dǎo)向葉片根部(22)構(gòu)成的中間腔中，其中在兩個(gè)相鄰的導(dǎo)向葉片根部(22)中分別引入凹部，并且每個(gè)中間腔基本上均通過凹部構(gòu)成，并且渦旋破壞件(20)具有在徑向方向上延伸的區(qū)段(26)，所述區(qū)段形狀配合地固定在所述殼體(4，2)的槽(28)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流體機(jī)械(I)， 其中渦旋破壞件(20)分別形狀配合地固定在多個(gè)分別由兩個(gè)相鄰的導(dǎo)向葉片根部(22)構(gòu)成的中間腔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的流體機(jī)械(I)， 其中在兩個(gè)相鄰的導(dǎo)向葉片根部(22)中分別引入凹部，并且每個(gè)中間腔基本上均由凹部構(gòu)成。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的流體機(jī)械(I)， 其中每個(gè)渦旋破壞件(20 )均構(gòu)造為基本上在徑向-軸向平面中延伸的構(gòu)件。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的流體機(jī)械(I)， 其中每個(gè)渦旋破壞件(20)均構(gòu)造為板。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的流體機(jī)械(I)， 其中每個(gè)渦旋破壞件(20)均是材料一體化的。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的流體機(jī)械(I)， 其中每個(gè)渦旋破壞件(20)均具有在徑向方向延伸的區(qū)段，所述區(qū)段形狀配合地固定在所述殼體(4，2)的槽(28)中。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的流體機(jī)械(I)， 其中每個(gè)渦旋破壞件(20 )均以間隙配合的方式被固定。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的流體機(jī)械(I)， 其中每個(gè)渦旋破壞件(20)均具有加強(qiáng)筋(30)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的流體機(jī)械(I)， 其中每個(gè)渦旋破壞件(20)均以平緩的角度沿圓周方向彎曲。
11.發(fā)電站設(shè)備，所述發(fā)電站設(shè)備具有根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的流體機(jī)械(I)。
全文摘要
一種流體機(jī)械，其具有能圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(9)轉(zhuǎn)動(dòng)地支承的轉(zhuǎn)子(8)和圍繞轉(zhuǎn)子(8)設(shè)置的殼體(4，2)，其中殼體(4，2)具有相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子(8)沿圓周方向構(gòu)成的殼體內(nèi)表面(14)，其中在轉(zhuǎn)子(8)和殼體內(nèi)表面(14)之間構(gòu)成有至少一個(gè)空隙(18)，其中多個(gè)徑向延伸的導(dǎo)向葉片(24)分別借助于導(dǎo)向葉片根部(22)固定在殼體上，并且在殼體內(nèi)表面(14)的區(qū)域中設(shè)置有渦旋破壞件(20)，以用于減少泄漏流的渦旋，渦旋破壞件能夠迅速地制造并且同時(shí)技術(shù)上特別簡(jiǎn)單地構(gòu)造。此外，渦旋破壞件構(gòu)成為形狀配合地固定在由兩個(gè)相鄰的導(dǎo)向葉片根部(22)構(gòu)成的中間腔中的構(gòu)件。
文檔編號(hào)F01D5/22GK103109041SQ201180043747
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者安德烈亞斯·比森, 約翰·弗萊格勒, 邁克爾·克萊因豪斯, 約阿希姆·舍特爾, 阿爾明·德拉澤爾 申請(qǐng)人:西門子公司