本文公開的主題涉及蒸汽渦輪。具體而言，本文公開的主題涉及蒸汽渦輪中的噴嘴節(jié)段。

背景技術：

蒸汽渦輪包括靜止噴嘴組件，其將工作流體流引導到連接至旋轉轉子的渦輪輪葉中。噴嘴結構(包括多個噴嘴，或"翼型件")有時稱為"隔板(diaphragm)"或"噴嘴組件級"。蒸汽渦輪隔板包括兩個半部，它們圍繞轉子組裝，產生這兩個半部之間的水平接頭。各個渦輪隔板級由在相應水平接頭處的隔板的各側上的支撐條、支撐凸耳或支撐螺釘垂直地支撐。隔板的水平接頭還對應于包繞蒸汽渦輪隔板的渦輪殼的水平接頭。

用于將翼型件焊接至噴嘴環(huán)(或側壁)的當前途徑具有缺點。具體而言，諸如蒸汽渦輪的低壓區(qū)段中發(fā)現的那些的末級隔板(其中翼型件長度通常大于~45厘米(~18英寸))造成焊接問題。例如，這些焊接易于開裂，且形成起來可為勞動密集的。此外，常規(guī)的焊接途徑通常涉及焊接后熱處理。甚至進一步，焊接引起蒸汽流通路中的變形，這可不利地影響性能。缺乏在焊縫構造(例如，整合的側壁翼型件設計)周圍工作的途徑，因為它們需要另外的構件和制造以便有效地覆蓋前流動通路。

技術實現要素：

各種實施例包括蒸汽渦輪隔板噴嘴節(jié)段、相關組件和蒸汽渦輪。特定實施例包括一種蒸汽渦輪隔板噴嘴節(jié)段，其具有：具有用于將工作流體流引導穿過流動通路的接觸表面的翼型件；以及與翼型件聯接且至少部分地在翼型件的徑向外側的側壁，側壁具有：接觸翼型件的本體；從本體軸向地延伸的軸向地向上游延伸的鉤；軸向地向上游延伸的鉤附近的第一缺口；從本體軸向地延伸的軸向地向下游延伸的鉤；以及軸向地向下游延伸的鉤附近的第二缺口。

本公開內容的第一方面包括一種蒸汽渦輪隔板噴嘴節(jié)段，其具有：具有用于將工作流體流引導穿過流動通路的接觸表面的翼型件；以及與翼型件聯接且至少部分地在翼型件的徑向外側的側壁，側壁具有：接觸翼型件的本體；從本體軸向地延伸的軸向地向上游延伸的鉤；軸向地向上游延伸的鉤附近的第一缺口；從本體軸向地延伸的軸向地向下游延伸的鉤；以及軸向地向下游延伸的鉤附近的第二缺口。

本公開內容的第二方面包括一種蒸汽渦輪隔板節(jié)段，其具有：外環(huán)；外環(huán)內的內環(huán)；以及聯接至內環(huán)和外環(huán)的至少一個隔板噴嘴節(jié)段，該至少一個隔板噴嘴節(jié)段具有：具有用于將工作流體流引導穿過流動通路的接觸表面的翼型件；與翼型件聯接且至少部分地在翼型件的徑向外側的第一側壁，第一側壁與外環(huán)聯接，其中第一側壁包括：接觸翼型件的本體；從本體軸向地延伸的軸向地向上游延伸的鉤；軸向地向上游延伸的鉤附近的第一缺口；從本體軸向地延伸的軸向地向下游延伸的鉤；以及軸向地向下游延伸的鉤附近的第二缺口；以及使翼型件與內環(huán)聯接的第二側壁。

本公開內容的第三方面包括一種蒸汽渦輪，其具有：轉子；至少部分地包繞轉子的渦輪殼；以及渦輪殼與轉子之間的隔板節(jié)段，隔板節(jié)段具有：外環(huán)；外環(huán)內的內環(huán)；以及聯接至內環(huán)和外環(huán)的至少一個隔板噴嘴節(jié)段，該至少一個隔板噴嘴節(jié)段具有：具有用于將工作流體流引導穿過流動通路的接觸表面的翼型件；與翼型件聯接且至少部分地在翼型件的徑向外側的第一側壁，第一側壁與外環(huán)聯接，其中第一側壁包括：接觸翼型件的本體；從本體軸向地延伸的軸向地向上游延伸的鉤；軸向地向上游延伸的鉤附近的第一缺口；從本體軸向地延伸的軸向地向下游延伸的鉤；以及軸向地向下游延伸的鉤附近的第二缺口；以及使翼型件與內環(huán)聯接的第二側壁。

技術方案1. 一種蒸汽渦輪隔板噴嘴節(jié)段，包括：

翼型件，其具有用于將工作流體流引導穿過流動通路的接觸表面；以及

與所述翼型件聯接且至少部分地在所述翼型件的徑向外側的側壁，所述側壁具有：

接觸所述翼型件的本體；

從所述本體軸向地延伸的軸向地向上游延伸的鉤；

所述軸向地向上游延伸的鉤附近的第一缺口；

從所述本體軸向地延伸的軸向地向下游延伸的鉤；以及

所述軸向地向下游延伸的鉤附近的第二缺口。

技術方案2. 根據技術方案1所述的蒸汽渦輪隔板噴嘴節(jié)段，其中，所述側壁還包括大致延伸所述流動通路的軸向長度的全部的軸向地向上游延伸的凸緣。

技術方案3. 根據技術方案2所述的蒸汽渦輪隔板噴嘴節(jié)段，其中，所述流動通路在所述翼型件與相鄰渦輪輪葉之間軸向地延伸。

技術方案4. 根據技術方案2所述的蒸汽渦輪隔板噴嘴節(jié)段，其中，所述軸向地向上游延伸的凸緣軸向地延伸超過所述軸向地向上游延伸的鉤和所述第一缺口。

技術方案5. 根據技術方案1所述的蒸汽渦輪隔板噴嘴節(jié)段，其中，所述軸向地向上游延伸的鉤在所述軸向地向下游延伸的鉤的相反方向上從所述本體軸向地延伸。

技術方案6. 根據技術方案1所述的蒸汽渦輪隔板噴嘴節(jié)段，其中，所述軸向地向上游延伸的鉤朝所述流動通路延伸。

技術方案7. 根據技術方案1所述的蒸汽渦輪隔板噴嘴節(jié)段，其中，所述軸向地向上游延伸的鉤尺寸確定成接合噴嘴蓋中的第一槽口。

技術方案8. 根據技術方案1所述的蒸汽渦輪隔板噴嘴節(jié)段，其中，所述軸向地向下游延伸的鉤尺寸確定成接合渦輪外環(huán)中的第二槽口。

技術方案9. 一種蒸汽渦輪隔板節(jié)段，包括：

外環(huán)；

所述外環(huán)內的內環(huán)；以及

聯接至所述內環(huán)和所述外環(huán)的至少一個隔板噴嘴節(jié)段，所述至少一個隔板噴嘴節(jié)段具有：

翼型件，其具有用于將工作流體流引導穿過流動通路的接觸表面；

與所述翼型件聯接且至少部分地在所述翼型件的徑向外側的第一側壁，所述第一側壁與所述外環(huán)聯接，其中所述第一側壁包括：

接觸所述翼型件的本體；

從所述本體軸向地延伸的軸向地向上游延伸的鉤；

所述軸向地向上游延伸的鉤附近的第一缺口；

從所述本體軸向地延伸的軸向地向下游延伸的鉤；和

所述軸向地向下游延伸的鉤附近的第二缺口；以及

使所述翼型件與所述內環(huán)聯接的第二側壁。

技術方案10. 根據技術方案9所述的蒸汽渦輪隔板節(jié)段，其中，所述第一側壁還包括大致延伸所述流動通路的軸向長度的全部的軸向地向上游延伸的凸緣。

技術方案11. 根據技術方案10所述的蒸汽渦輪隔板節(jié)段，其中，所述流動通路在所述翼型件與相鄰渦輪輪葉之間軸向地延伸。

技術方案12. 根據技術方案10所述的蒸汽渦輪隔板節(jié)段，其中，所述軸向地向上游延伸的凸緣軸向地延伸超過所述軸向地向上游延伸的鉤和所述第一缺口。

技術方案13. 根據技術方案9所述的蒸汽渦輪隔板節(jié)段，其中，所述軸向地向上游延伸的鉤在所述軸向地向下游延伸的鉤的相反方向上從所述本體軸向地延伸。

技術方案14. 根據技術方案9所述的蒸汽渦輪隔板節(jié)段，其中，所述蒸汽渦輪隔板節(jié)段還包括：

與所述外環(huán)和所述至少一個隔板噴嘴節(jié)段聯接的噴嘴蓋，所述噴嘴蓋包括接合所述軸向地向上游延伸的鉤的第一槽口，其中所述外環(huán)包括接合所述軸向地向下游延伸的鉤的第二槽口。

技術方案15. 根據技術方案9所述的蒸汽渦輪隔板節(jié)段，其中，所述外環(huán)包括接合所述軸向地向上游延伸的鉤的第一槽口和接合所述軸向地向下游延伸的鉤的第二槽口。

技術方案16. 一種蒸汽渦輪，包括：

轉子；

至少部分地包繞所述轉子的渦輪殼；以及

所述渦輪殼與所述轉子之間的隔板節(jié)段，所述隔板節(jié)段具有：

外環(huán)；

所述外環(huán)內的內環(huán)；以及

聯接至所述內環(huán)和所述外環(huán)的至少一個隔板噴嘴節(jié)段，所述至少一個隔板噴嘴節(jié)段具有：

翼型件，其具有用于將工作流體流引導穿過流動通路的接觸表面；

與所述翼型件聯接且至少部分地在所述翼型件的徑向外側的第一側壁，所述第一側壁與所述外環(huán)聯接，其中所述第一側壁包括：

接觸所述翼型件的本體；

從所述本體軸向地延伸的軸向地向上游延伸的鉤；

所述軸向地向上游延伸的鉤附近的第一缺口；

從所述本體軸向地延伸的軸向地向下游延伸的鉤；和

所述軸向地向下游延伸的鉤附近的第二缺口；以及

使所述翼型件與所述內環(huán)聯接的第二側壁。

技術方案17. 根據技術方案15所述的蒸汽渦輪，其中，所述第一側壁還包括大致延伸所述流動通路的軸向長度的全部的軸向地向上游延伸的凸緣，其中所述流動通路在所述翼型件與相鄰渦輪輪葉之間軸向地延伸。

技術方案18. 根據技術方案17所述的蒸汽渦輪，其中，所述軸向地向上游延伸的凸緣軸向地延伸超過所述軸向地向上游延伸的鉤和所述第一缺口。

技術方案19. 根據技術方案15所述的蒸汽渦輪，其中，所述蒸汽渦輪還包括：

與所述外環(huán)和所述至少一個隔板噴嘴節(jié)段聯接的噴嘴蓋，所述噴嘴蓋包括接合所述軸向地向上游延伸的鉤的第一槽口，其中所述外環(huán)包括接合所述軸向地向下游延伸的鉤的第二槽口；以及

使所述外環(huán)與所述第一側壁連接的凸耳部件，用于穩(wěn)定所述至少一個隔板噴嘴節(jié)段。

技術方案20. 根據技術方案16所述的蒸汽渦輪隔板節(jié)段，其中，所述外環(huán)包括接合所述軸向地向上游延伸的鉤的第一槽口和接合所述軸向地向下游延伸的鉤的第二槽口。

附圖說明

本發(fā)明的這些及其它特征將從連同附圖對本發(fā)明的各種方面的以下詳細描述更容易理解，附圖繪出了本公開內容的各種實施例，在附圖中：

圖1示出了根據各種實施例的蒸汽渦輪的局部截面示意圖。

圖2示出了根據各種實施例的蒸汽渦輪隔板噴嘴節(jié)段的示意性截面圖。

圖3示出了根據各種另外的實施例的蒸汽渦輪隔板節(jié)段的示意性截面圖。

圖4示出了圖3的蒸汽渦輪隔板節(jié)段的局部放大的示意性截面圖。

圖5示出了根據各種實施例的蒸汽渦輪隔板節(jié)段的示意性三維透視圖。

圖6示出了根據各種另外的實施例的蒸汽渦輪隔板節(jié)段的示意性截面圖。

圖7示出了根據各種其它實施例的蒸汽渦輪隔板節(jié)段的示意性截面圖。

圖8示出了根據各種另外的實施例的蒸汽渦輪隔板節(jié)段的示意性截面圖。

要注意的是，本發(fā)明的附圖不一定按比例。附圖意在僅繪出本發(fā)明的典型方面，且因此不應認作是限制本發(fā)明的范圍。在附圖中，相似的標號表示附圖之間的相似元件。

零件清單

2 蒸汽渦輪

4 低壓LP區(qū)段

7 殼

8 入口

10 軸

12 軸承

14 出口

16 中心線CL

20 噴嘴節(jié)段

22 翼型件

24 接觸表面

26 流動通路

28 側壁

30 本體

32 外表面

34 軸向地向上游延伸的鉤 前鉤

36 軸向地向下游延伸的鉤 前鉤

38 第一缺口

40 第二缺口

50 噴嘴節(jié)段

52 軸向地向上游延伸的凸緣 前凸緣

54 相鄰渦輪輪葉

60 蒸汽渦輪隔板節(jié)段

62 隔板

64 外環(huán) 渦輪外環(huán)

66 內環(huán) 渦輪內環(huán)

68 噴嘴蓋

70 第一槽口

72 第二槽口

74 聯接部件

76 凸耳部件

78 周向地延伸的部件

80 凹槽

90 隔板節(jié)段

92 隔板外環(huán)

94 前蓋部分

96 第一槽口

100 隔板節(jié)段

102 前蓋

104 前蓋槽口

106 焊接

110 隔板節(jié)段

112 后蓋

114 后蓋槽口

116 聯接部件。

具體實施方式

本文公開的主題涉及蒸汽渦輪。具體而言，本文公開的主題涉及蒸汽渦輪中的噴嘴節(jié)段。

根據本公開內容的各種實施例，蒸汽渦輪噴嘴節(jié)段包括翼型件和與翼型件聯接(例如，在一些情況中整合)的側壁，其中側壁包括軸向地向上游延伸的(前)鉤和軸向地向前延伸的鉤附近的第一缺口(也稱為第一凹槽)，以及軸向地向下游延伸的(后)鉤和軸向地向下游延伸的鉤附近的第二缺口。前鉤尺寸確定成接合噴嘴蓋中的第一槽口，且后鉤尺寸確定成接合渦輪的隔板環(huán)中的第二槽口。在各種實施例中，噴嘴蓋為連接至外環(huán)的單獨的構件，其可與外環(huán)聯接和斷開，例如，用以提高接近噴嘴節(jié)段的能力。然而，在其它情況中，噴嘴蓋為與外環(huán)整合的構件(例如，它們由一件諸如低碳鋼或合金鋼的普通材料形成)。在各種實施例中，側壁還包括軸向地向上游延伸的(前)凸緣，其大致延伸前流動通路的軸向長度的全部(在翼型件與下一級噴嘴之間)。一些實施例包括將噴嘴節(jié)段聯接至渦輪隔板環(huán)的凸耳部件，例如，用以防止噴嘴節(jié)段相對于該環(huán)的旋轉。

如這些附圖中所示，"A"軸線表示軸向定向(沿為了清楚起見省略的渦輪轉子的軸線)。如本文使用的用語"軸向"和"軸向地"是指物體沿軸線A的相對位置/方向，其與渦輪機(具體而言，轉子區(qū)段)的旋轉軸線大致平行。如本文進一步使用的用語"徑向"和/或"徑向地"是指物體沿與軸線A大致垂直且僅在一個位置處與軸線A相交的軸線(r)的相對位置/方向。此外，用語"周向"和/或"周向地"是指物體沿包繞軸線A但在任何位置處都不與軸線A相交的圓周(c)的相對位置/方向。在附圖中相同地標出的元件大致繪出了類似的(例如，相同的)構件。

轉到圖1，示出了蒸汽渦輪2(例如，高壓/中壓蒸汽渦輪)的局部截面示意圖。例如，蒸汽渦輪2可包括低壓(LP)區(qū)段4和高壓(HP)區(qū)段6。LP區(qū)段4和HP區(qū)段6至少部分地包圍在殼7中。蒸汽可經由殼7中的一個或多個入口8進入HP區(qū)段6和LP區(qū)段4，且從(一個或多個)入口8軸向地向下游流動。在一些實施例中，HP區(qū)段6和LP區(qū)段4由公共軸10連接，軸10可接觸軸承12，以在工作流體(蒸汽)推動LP區(qū)段4和HP區(qū)段6中的每一個內的葉片旋轉時允許軸10的旋轉。在LP區(qū)段4和HP區(qū)段6內的葉片上執(zhí)行機械功之后，工作流體(例如，蒸汽)可通過殼7中的出口14離開。HP區(qū)段6和LP區(qū)段4的中心線(CL)16示為基準點。LP區(qū)段4和HP區(qū)段6兩者均可包括隔板組件，隔板組件容納在殼7的節(jié)段內。

圖2示出了根據各種實施例的蒸汽渦輪隔板噴嘴節(jié)段(或簡單地為噴嘴節(jié)段)20的示意性截面圖。如圖所示，噴嘴節(jié)段20可包括具有接觸表面24的翼型件22以用于引導工作流體(例如，蒸汽)的流穿過流動通路26。噴嘴節(jié)段20還可包括側壁28，側壁28與翼型件22聯接且至少部分地在翼型件22的徑向外側(沿"r"軸線)。側壁28可包括與翼型件22聯接的本體30，其在各種實施例中焊接或另外附接至翼型件的徑向外表面32，且在其它實施例中，與翼型件22整合形成(例如，經由鑄造、鍛造或其它常規(guī)方法)。在任何情況下，側壁28包括本體30，以及在第一軸向方向("A"軸線)上從本體30軸向地延伸的軸向地向上游延伸的鉤(前鉤)34，以及在與前鉤34相反的方向上從本體30軸向地延伸的軸向地向下游延伸的鉤(后鉤)36。側壁28還可包括軸向地向上游延伸的鉤(前鉤)34附近的第一缺口38，以及軸向地向下游延伸的鉤(后鉤)36附近的第二缺口40。在各種實施例中，第一缺口38可位于前鉤34的徑向內側，且第二缺口40可位于后鉤36的徑向內側。

在各種實施例中，如圖3中的示意圖所示，噴嘴節(jié)段50可包括具有軸向地向上游延伸的凸緣(前凸緣52)的側壁28，前凸緣52大致延伸流動通路26的軸向長度的全部。即，前凸緣52可在翼型件22與相鄰的渦輪輪葉54(以假想線示出)之間軸向地延伸。在各種實施例中，前凸緣52可軸向地延伸超過前鉤34和第一缺口38，在那里，前鉤34朝流動通路26延伸(在軸向方向A上)。

圖3也繪出了蒸汽渦輪隔板節(jié)段60，包括具有外環(huán)(渦輪外環(huán))64和內環(huán)(渦輪內環(huán))66的隔板62。如本領域中已知的那樣，隔板62可容納在殼(例如，殼7，圖1)內。外環(huán)64位于內環(huán)66的徑向外側，且內環(huán)66和外環(huán)64共同裝載如本文所述的多個噴嘴節(jié)段(例如，噴嘴節(jié)段20、50等)。隔板節(jié)段60還可包括與外環(huán)64和噴嘴節(jié)段50聯接的噴嘴蓋68，噴嘴蓋68在圖2中也繪制為與噴嘴節(jié)段20聯接。如圖2和圖3中所示，噴嘴蓋68與外環(huán)64和噴嘴節(jié)段(圖2中的噴嘴節(jié)段20和圖3中的噴嘴節(jié)段50)聯接，且包括接合前鉤34的第一槽口70。在各種實施例中，第一槽口70大致與前鉤34互補，使得第一槽口70和前鉤34的表面在接合時與彼此符合。還如圖2和圖3中所示，外環(huán)64包括接合后鉤36的第二槽口72。在各種實施例中，第二槽口72與后鉤36大致互補，使得第二槽口72和后鉤36的表面在接合時與彼此符合。在一些情況中，噴嘴蓋68螺接、擰入、附接或另外聯接至外環(huán)64。在一個示例性方案中，噴嘴蓋68由聯接部件74螺接至外環(huán)64，聯接部件74可為軸向地延伸的螺栓，以容易接近和/或除去噴嘴蓋68和噴嘴節(jié)段20、50。在一些情況中，內環(huán)66銷接、螺接或另外附連至翼型件22的徑向內區(qū)域(如圖3中所示)。然而，如本文所述和本領域中已知的那樣，內環(huán)66可在各種實施例中與翼型件22整合形成。

圖4示出了圖3中的噴嘴節(jié)段50的局部放大圖，進一步示出了使側壁28與外環(huán)64聯接的凸耳部件76。在一些情況下，凸耳部件76可包括支架或其它聯接機構(例如，由鋼或復合金屬形成)，以用于至少部分地限制側壁28相對于外環(huán)64的移動(例如，防止噴嘴節(jié)段20的不需要的旋轉)。在一些情況下，凸耳部件76由周向地延伸的部件78固持(例如，垂直于徑向方向"r"延伸到頁面中或延伸出頁面的螺栓或螺釘)。圖5示出了圖3-圖4中的噴嘴節(jié)段50的示意性三維圖，其中更清楚示出了前凸緣52。如圖所示，前凸緣52可包括完全跨過側壁28周向地延伸的凹槽80(到頁面中/出頁面，垂直于徑向方向"r"延伸)。在一些情況中，凹槽80可收集和再分配蒸汽渦輪內的濕氣來改善性能。

在一些其它實施例中，如圖6的隔板節(jié)段90中所示，隔板外環(huán)92可包括一體的前蓋部分94(如本文所述，其中前是指軸向上游)在這些情況中，外環(huán)92包括接合前鉤34的第一槽口96和接合后鉤36的第二槽口72。

在另一個實施例中，如圖7的隔板節(jié)段100中所示，包括用于接合前鉤34的槽口104的前蓋102焊接至外環(huán)64(示出了焊接106)。在這些情況中，形成和/或除去焊接106可允許接近噴嘴節(jié)段20。

在又一些實施例中，如圖8的隔板節(jié)段110中所示，包括用于接合后鉤36的槽口114的后蓋112聯接至外環(huán)92(具有一體的前蓋部分94)。后蓋112可經由聯接部件116聯接至外環(huán)92，聯接部件116可包括軸向地延伸的螺栓、銷或螺釘。

如本文所述，在相比于常規(guī)隔板節(jié)段、組件和蒸汽渦輪時，本公開內容的各個方面可提供改善的零件的可制造性、維護和更換。在一些情況中，本文公開的噴嘴節(jié)段(例如，噴嘴節(jié)段20、50等)可允許替換噴嘴構件(例如，噴嘴節(jié)段20、50等)中的相對較短的周轉時間，因為常規(guī)焊接接頭由互補鉤機構替換。此外，當相比于常規(guī)組件時，本文所示和所述的前凸緣52的加入可提供提高的性能，因為前凸緣52可有助于密封流動通路26和減少蒸汽泄漏(且防止不需要的蒸汽流干擾)。本文公開的實施例可減少零件的安裝、維護和/或替換中花費的時間，這進一步降低了成本且提高了使用這些實施例的蒸汽渦輪的效率。

本文所述的用語僅用于描述特定實施例的目地且不意在限制公開內容。如本文使用的單數形式"一個"、"一種"和"該"意在也包括復數形式，除非上下文清楚地另外指出。還將理解的是，用語"包括"和/或"包含"在用于此說明書中時表示指出的特征、整體、步驟、操作、元件和/或構件的存在，但并未排除一個或多個其它特征、整體、步驟、操作、元件、構件和/或其組的存在或添加。

該書面描述使用示例來公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且還使本領域技術人員能夠實踐本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明可申請專利的范圍由權利要求限定，并且可包括本領域技術人員想到的其它示例。如果這些其它示例具有不與權利要求的字面語言不同的結構要素，或者如果它們包括與權利要求的字面語言無實質差異的等同結構要素，則意在使這些其它示例處于權利要求的范圍內。