用于流體機械的流入區(qū)段的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種流體機械，所述流體機械包括：承載流入區(qū)段導向葉片(27)的流入區(qū)段(21)和孔(29)，其中穿過所述孔(29)部分質量流(M)到達卸荷空間(30)并且引起冷卻。
【專利說明】用于流體機械的流入區(qū)段
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流體機械，所述流體機械包括:能圍繞旋轉軸線轉動地安裝的轉子；設置在轉子上的轉子葉片；圍繞轉子設置的殼體；設置在殼體上的導向葉片；在轉子和殼體之間構成的流動通道；設置在殼體中并且構成為用于蒸汽的入流的入流部；設置在殼體中的流入區(qū)段；設置在流入區(qū)段中的流入區(qū)段導向葉片。
【背景技術】
[0002]流體機械、例如蒸汽輪機例如使用在能量供給裝置中?；旧希@樣的流體機械包括能轉動地安裝的轉子和圍繞能轉動地安裝的轉子設置的殼體。通常，殼體分成內殼體和圍繞內殼體設置的外殼體。這樣構成的流體機械的轉子包括轉子葉片，所述轉子葉片設置在設置于內殼體上的導向葉片之間并且形成流動通道，流體介質流過所述流動通道。在流體機械構成為蒸汽輪機的實施方式中，蒸汽是流體介質。
[0003]流入到流體機械中的流動介質具有相對高的溫度。因此，在蒸汽輪機作為流體機械的實施方式的情況下，蒸汽被加熱，使得蒸汽能夠具有高于600°C的溫度。這樣高的溫度造成流體機械的大的熱負荷。尤其地，流體機械的設置在流體介質的流入區(qū)域中的構件受到熱負荷。此外，轉子同樣特別在流體介質流入到流體機械中的部位處尤其受到熱負荷。必須適當?shù)剡x擇材料，借此能夠運行流體機械。
[0004]當然，由此限定轉子的使用極限，因為熱負荷僅在小于極限值的情況下是允許并且可能的。例如，所使用的材料的決定性的強度特征值在溫度過高時不成比例地減小。根據轉子的材料所具有的溫度，關于在軸內部中的負荷程度或還有在轉子的靠近邊緣的區(qū)域中的最大允許的特別在60Hz應用的情況下能夠造成限制的離心力，例如得出最大允許的軸徑。通過降低溫度實現(xiàn)補救，所述補救能夠通過冷卻表面進行或者通過冷卻軸內部進行，所述冷卻或者在材料給定的情況下實現(xiàn)擴寬轉子的機械使用極限或者在其他情況下避免更換成更高質量并且更昂貴的材料。
[0005]現(xiàn)在的流體機械具有設置在流體機械的入流通道中的流入區(qū)段。所述流入區(qū)段具有導向葉片環(huán)。入流到流體機械中的新鮮蒸汽首先到達所述流入區(qū)段的導向葉片。通常，所述流入區(qū)段設置在內殼體上。能夠借助流入區(qū)段實現(xiàn)的物理效應是:新鮮蒸汽具有增大的渦流并且由此引起流入卸荷槽的溫度降低效果。由此，實現(xiàn)適度的冷卻，所述冷卻減少第一渦輪機葉片根部和軸內部的熱負荷程度。這樣的流入區(qū)段也稱作對角級(Diagonalstufen)。
【發(fā)明內容】
[0006]本發(fā)明的目的是，提出一種改進的流體機械。
[0007]這通過根據權利要求1所述的流體機械來實現(xiàn)。
[0008]在此，主要特征是:構成孔，所述孔設置在流入區(qū)段中并且在入流部和設置在流入區(qū)段和轉子之間的卸荷空間之間建立流體連接。
[0009]由此，根據本發(fā)明提出:通過設置構成為切向孔的孔，更大程度地降低軸表面上的溫度。由此，流體介質在流入區(qū)段下方的流動被賦予預設的環(huán)周速度。由此，在軸表面上得到期望的冷卻效果。通過在溫度低于新鮮蒸汽溫度的情況下在卸荷槽中潤濕軸表面的區(qū)域，還得到在第一轉子葉片卡爪的下方在軸線的區(qū)域中的溫度下降。
[0010]有利的改進方案在從屬權利要求中給出。
[0011]因此，在有利的第一改進方案中，孔構成為，使得引導入流蒸汽的一部分穿過孔并且引導入流蒸汽的一部分穿過流入區(qū)段導向葉片。
[0012]在另一個有利的改進方案中，流入區(qū)段具有輪轂側的環(huán)形區(qū)段，在所述環(huán)形區(qū)段中構成有孔。
[0013]有利地，沿入流蒸汽的流動方向來看，孔設置在流入區(qū)段導向葉片上游。由此，蒸汽的一部分能夠直接在流過流入環(huán)之前導出。由此，更好的冷卻是可能的。
[0014]有利地，孔以位于40°和80°之間的角度α相對于穿過旋轉軸線的徑向方向傾斜。由此，能夠得到最佳的冷卻效果，因為在流入區(qū)段的下方流入的蒸汽的渦流對于盡可能有效的冷卻是重要的。
[0015]在一個有利的改進方案中，構成六個孔，其中數(shù)量由相應的幾何形狀、熱力學和期望的冷卻效果的程度影響。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]根據示意圖借助實施例詳細地闡述本發(fā)明。
[0017]附圖示出:
[0018]圖1示出貫穿流體機械的一部分的示意剖視圖；
[0019]圖2示出流入環(huán)的局部立體圖；以及
[0020]圖3示出貫穿流入環(huán)的剖視圖。
【具體實施方式】
[0021]圖1示出流體機械的一部分。在圖1中示出的流體機械構成為蒸汽輪機I。蒸汽輪機I具有能圍繞旋轉軸線2轉動地安裝的轉子3。轉子3具有不同的直徑。在轉子表面4上設置有轉子葉片5。為了概覽性，僅示出一個轉子葉片5。轉子葉片5具有設置在相應的轉子槽7中的轉子葉片根部6。直接與轉子葉片根部6相鄰的轉子材料也稱為轉子葉片卡爪。
[0022]圍繞轉子3設置有內殼體8，所述內殼體基本上并且根據結構形式在水平的接合部的情況下由內殼體上部和內殼體下部構成或者在豎直的接合部的情況下由內殼體左部和內殼體右部構成。圍繞內殼體8設置有外殼體9。在內殼體8和外殼體9之間設置有密封元件10。
[0023]內殼體8構成為，使得通過未詳細示出的蒸汽輸送部構成入流部11。通過所述入流部11輸送能夠具有直至650°c或更高的溫度的新鮮蒸汽。此外，內殼體8承載導向葉片12，所述導向葉片經由導向葉片根部13設置在相應的內殼體槽14中。
[0024]為了概覽性僅示出一個導向葉片12。在內殼體8和轉子3之間構成流動通道15，所述流動通道通過導向葉片12和轉子葉片5形成。轉子3構成為具有推力平衡活塞16，所述推力平衡活塞基本上具有更大的直徑。在推力平衡活塞16的表面17和內殼體8之間構成有軸密封件18。沿旋轉方向來看，在推力平衡活塞16上游，轉子2具有較小的直徑，其中在所述部段中設置有第二軸密封件19。
[0025]入流部11設為用于蒸汽的入流并且與之相應地構成。內殼體8在所述區(qū)域中具有突出部20，在所述突出部上設置有流入區(qū)段21。流入區(qū)段21基本上構成為環(huán)并且裝入到內殼體8中。在流入區(qū)段21的外直徑處，流入區(qū)段21配裝到槽22中。流入區(qū)段21具有輪轂側的環(huán)形區(qū)段23，所述環(huán)形區(qū)段經由第二密封元件24與內殼體8連接。為此，輪轂側的環(huán)形區(qū)段23具有密封槽25，第二密封元件24配裝到所述密封槽中。此外，內殼體8同樣具有槽26，第二密封元件24的另一個端部設置在所述槽中。流入區(qū)段21具有與流入區(qū)段21 一體化地構成的流入區(qū)段導向葉片27。轉子3構成為具有卸荷槽28，所述卸荷槽的特征基本上在于較小的直徑并且具有距流入區(qū)段21的一定的徑向間距，以便構成卸荷空間30。流入區(qū)段21在裝入狀態(tài)下經由密封元件和裝入情況來確保入流通道11與卸荷空間30的技術上蒸汽密封的分離?？?9在輪轂側的環(huán)形區(qū)段23中設置在流入區(qū)段21中。所述孔29建立入流部11和卸荷空間30之間的流體連接，所述卸荷空間在流入區(qū)段21和轉子3之間構成。
[0026]在運行中，質量流(Mges)流動到入流部11中。所述質量流分成穿過孔29并且到達卸荷空間30中的較小的質量流(M1)和流過流入區(qū)段導向葉片27并且之后穿過流動通道15的較大的質量流(M2)。在此，Mges= M JM1，其中Mi〈〈M2。此外，穿過孔29的質量流M1分成經過第二軸密封件19到達推力平衡活塞前室31中的質量流M11。質量流M1的另一部分作為第二質量流M12沿著輪轂側的環(huán)形區(qū)段23到達流動通道15中。
[0027]質量流Mn+M12具有與Mges的溫度相比相對較低的溫度進而在卸荷槽28中引起轉子表面的冷卻。
[0028]沿著入流蒸汽的流動方向32來看，孔29設置在流入區(qū)段導向葉片27上游。
[0029]圖2示出流入區(qū)段21的局部圖。在圖2中示出的立體圖中，從旋轉軸線2開始沿著徑向方向向外觀察。在示出的立體圖中可見多個流入區(qū)段導向葉片27。輪轂側的環(huán)形區(qū)段23基本上三角形地構成并且具有用于容納密封元件24的槽25。圖2示出流入元件21的立體圖，其中觀察到輪轂側的環(huán)形區(qū)段23的內側表面33?？?9的出口 34在所述內側的表面33上構成。
[0030]圖3示出貫穿流入區(qū)段21的剖視圖。為了概覽性，僅一個流入區(qū)段導向葉片設有附圖標記27。在所選擇的實施例中構成六個孔29，所述孔沿切向方向與卸荷空間30以角度α構成。轉子3的轉動方向逆時針地實現(xiàn)。示例性地，以十二點鐘位置中的孔29說明角度α。從旋轉軸線2開始沿徑向方向示出基準線35。以在40°和80°之間的角度α構成孔29。質量流M1流過所述孔29。由于所產生的渦流，蒸汽得到速度變化進而蒸汽的靜態(tài)溫度關于旋轉系統(tǒng)降低，這隨后造成轉子3的表面相對于質量流M㈣的溫度的冷卻。
【權利要求】
1.一種流體機械，所述流體機械包括: -能圍繞旋轉軸線⑵轉動地安裝的轉子⑶；設置在所述轉子⑶上的轉子葉片(5)； -圍繞所述轉子(3)設置的殼體(8，9);安置在所述殼體(8，9)中的導向葉片(12); -在所述轉子(3)和所述殼體(8，9)之間構成的流動通道(15); -設置在所述殼體(8，9)中并且構成為用于蒸汽的入流的入流部(11); -設置在所述殼體(8，9)中的流入區(qū)段(21); -設置在所述流入區(qū)段(21)中的流入區(qū)段導向葉片(27)， 其特征在于， 設有孔(29)，所述孔設置在所述流入區(qū)段(21)中并且在所述入流部(11)和卸荷空間(30)之間建立流體連接，所述卸荷空間設置在所述流入區(qū)段(21)和所述轉子(3)之間。
2.根據權利要求2所述的流體機械， 其中所述孔(29)構成為，使得入流蒸汽的一部分被引導穿過所述孔(29)并且所述入流蒸汽的一部分被引導穿過所述流入區(qū)段導向葉片(27)。
3.根據權利要求1或2所述的流體機械， 其中所述流入區(qū)段(21)具有輪轂側的環(huán)形區(qū)段(23)，在所述環(huán)形區(qū)段中構成有所述孔(29)ο
4.根據權利要求1、2或3所述的流體機械， 其中沿所述入流蒸汽的流動方向(32)觀察，所述孔(29)設置在所述流入區(qū)段導向葉片(27)的上游。
5.根據上述權利要求中任一項所述的流體機械， 其中所述孔(29)以具有在40°至80°之間的數(shù)值的角度α相對于穿過所述旋轉軸線⑵的徑向方向傾斜。
6.根據上述權利要求中任一項所述的流體機械， 其中構成有六個孔(29)。
7.根據上述權利要求中任一項所述的流體機械， 其中所述殼體構成為內殼體(8)并且圍繞所述內殼體(8)設置有外殼體(9)。
8.根據上述權利要求中任一項所述的流體機械， 所述流體機械構成為蒸汽輪機(I)。
【文檔編號】F01D9/04GK104471193SQ201380037173
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年7月9日 優(yōu)先權日:2012年7月12日
【發(fā)明者】英戈·弗爾斯特, 克里斯蒂安·米施, 烏韋·贊德 申請人:西門子公司