CN101171402A - 蒸汽透平 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种蒸汽透平，其具有两壳式的壳体，该壳体包括一个外壳(1)和一个布置其中的内壳(2)和一个引导通过外壳(1)的、用于向内壳(2)中输入和/或输出蒸汽的连接管(3)，其中该连接管设计成具有一对连接口(4，5)，其在内壳(2)上相互相对地构成。按照本发明，在第一连接口(4)上可以连接用于输入和/或输出蒸汽的管道(6)以及第二连接口(5)用盖子(7)封闭。

Description

蒸汽透平
本发明涉及一种具有两壳式的壳体的蒸汽透平，该壳体包括一个外壳和一个布置在其中的内壳，和一个引导通过外壳的连接管，其用于向内壳输入和/或输出蒸汽，其中连接管设有在内壳上相互相对地构造的一对连接口。
当新鲜蒸汽或中间过热的热蒸汽在蒸汽透平中进行膨胀时，优选在蒸汽透平上使用两壳式构造的壳体。此时，膨胀在被外壳包围的内壳中进行，外壳吸收膨胀的蒸汽(废蒸汽)。这样，内壳被冷却并且同时承受大部分压力，这特别是在高蒸汽压力下有意义。为了补偿由于热膨胀引起的径向或侧向剪切力，该剪切力除了其他方面外导致内壳产生不希望的变形或位移并且由此对蒸汽透平的效率和应用范围产生不利的影响，在已知的蒸汽透平中设有一对在内壳上相互相对地构造的具有相配的管道的连接口。当这种蒸汽透平运行时，通过在两个连接口上的管道均匀地输入新鲜蒸汽，由此通过蒸汽的输入基本上补偿了在内壳上出现的剪切力。
但是在这种已知的蒸汽透平中存在这样的问题，即在低的体积流和锅炉连接管的不对应的平行流时，通过两个连接管向蒸汽透平进行蒸汽输入是不经济的。此时使用只具有一个连接口的蒸汽透平是有意义的，但是，已如前所述，其导致产生大的径向的或侧向的剪切力，对蒸汽透平的效率和应用范围产生不利的影响。虽然在单个管道连接管的情况下可以通过将输入管道与内壳固定地连接和为了可热运动地穿过壳体挠性地连接在外壳上(例如通过补偿器)实现剪切力的减小。但是这种固定要求高费用的安装并且导致将管道的变形直接转移到内壳上，并且具有与此变形相关联的跨接径向间隙的危险。
在DE2739076A1中公开了一种涡轮机，其具有在定子中旋转的叶片转子，定子由一个上部件和一个下部件组成。
在DE1812488A1中公开了一种多壳式的轴流式透平，其具有外壳和在轴平面中分开的内壳以及具有新鲜蒸汽嵌入件，其蒸汽密封地和可以热运动地引导通过外壳和内壳，直到级室。
鉴于现有技术中的这些问题，因此本发明的任务是提供一种蒸汽透平，其即使在小的蒸汽体积流下也能够经济地工作，尽管蒸汽管道连接管是借助于简单的安装实现的，并且在该蒸汽透平中蒸汽流入时不会出现大的剪切力。
按照本发明，该任务通过一种开头所述的蒸汽透平解决，该蒸汽透平的特征在于，在第一连接口上可以连接用于输入和/或输出蒸汽的管道以及第二连接口用盖子封闭。由于可以配置管道的连接口和用盖子封闭的连接口相互相对地设置在内壳中，在蒸汽通过管道流入时在内壳中产生力的补偿，与在将两个蒸汽输送管道连接到相互对置的连接口上时的情况相类似。由此在很大程度上防止径向的或侧向的剪切力的产生。在按照本发明的蒸汽透平中，由此可以将蒸汽输送管道固定地连接在外壳上并且设计成扰性地与内壳连接。由此可以实现蒸汽输送管道的简单安装。
在按照本发明的一个有利的实施形式中，用盖子封闭第二连接口是这样设计的，在内壳中的蒸汽压力提高时，对于在内壳和/或外壳上的力的作用，盖子基本上与连接在位于对面的第一连接口上的管道一样地作用。由此实现了在内壳和/或外壳上的最佳的力补偿。由于连接口是相互相对地布置并且由此能够将由于蒸汽压力提高在内壳上产生的力基本上对称地引导到外壳和内壳上，因此在很大程度上避免了在内壳上形成剪切力。
在按照本发明的一个有利的实施形式中，用盖子封闭第二连接口是这样设计的，在蒸汽透平上热变形时，对于在内壳和/或外壳上的力的作用，盖子基本上与连接在位于对面的第一连接口上的管道一样地作用。由于连接口是相互相对地布置的，因此由在蒸汽透平上的热变形引起的力被对称地引导到内壳和/或外壳上，由此在很大程度上避免了在内壳上出现的剪切力。
此外，按照本发明有利的是，盖子设计成位置固定地固定在外壳上和可热运动地连接在内壳上。这种在内壳上的可热运动的连接例如可以通过在插入方向上以一定的间隙将盖子插接到连接口的管接头上来进行。在这种情况下，在内壳热变形时，此时连接口向着外壳运动或者背离外壳运动，该相对运动通过在盖子和连接口之间的间隙进行补偿。但是盖子位置固定地固定在外壳上。由于为了补偿作用在壳体上的力，与盖子相似地，将管道有利地固定在相互相对的连接口上，因此产生一种蒸汽输送管道的特别简单的安装。也就是说，管道同样是可热运动地连接在内壳上，例如通过装配到在所属的连接口处的管接头上，以及位置固定地固定在外壳上。此外通过这种布置在整体上得到一种对管道变形的理想的减振。
此外，按照本发明有利的是，盖子基本上设计成杯形的。杯子的形状在结构上显示了与管道的管子形状的近似。由此使得蒸汽输送管道和盖子之间的机械关系更好地相互适应，由此产生最佳的力补偿作用。
在一个有利的实施形式中，基本为杯形的盖子的敞开的边缘段固定在外壳上，特别是法兰式地固定。由此产生了盖子相对于蒸汽输送管道的对称的固定，蒸汽输送管道通常以与所属的连接口相同的间距固定在外壳上。借助于法兰的固定能够使盖子非常可靠地固定在外壳上，由此提高了整个系统的稳定性。
此外，按照本发明有利的是，基本为杯形的盖子的底部段布置在内壳上，特别是可活动地密封。因此避免蒸汽的逸出，这种蒸汽的逸出会大大降低蒸汽透平的效率。尽管如此，盖子保持相对于内壳可以运动，由此允许在蒸汽作用时壳体材料的热膨胀。
在按照本发明的一个有利的实施形式中，在盖子中构造有用于内壳和/或外壳排水的通道。由此可以将在内壳或外壳形成的冷凝物排出透平。在透平中留下的静止的冷凝物由于不同的传热的原因可能会导致不对称的结构或壳体变形。结果，在极端情况下甚至可以导致间隙的跨接。因为由于蒸汽在输入到蒸汽透平中时立即膨胀使得大量的冷凝物同时出现，因此在该区域中，亦即在靠近与管道连接的输入口的盖子中的排放通道对于快速排出冷凝物特别有效。因此可以避免不对称的壳体变形和改善转子相对于静止的壳体的机械关系。这样，在机械设计中可以使径向间隙最小化，其导致效率的提高。
此外，为了解决前述任务，即提供一种蒸汽透平，其中没有大的剪切力出现并且尽管如此通过简单的安装可以实现蒸汽的输入，按照本发明，设有用于封闭口的盖子，该盖子构造成用于封闭具有两壳式壳体的蒸汽透平的连接口，该壳体包括一个外壳和布置在其中的内壳和一个被引导通过该外壳的、具有该连接口的连接管，其用于向内壳输入和/或输出蒸汽。盖子的有利的构造概况在权利要求11至15中，与其相关联的优点类似地可以从前面针对按照本发明的蒸汽透平的有利的实施方案的描述中得出。
以下对照示意的附图说明本发明的一个实施例，有关所有本发明实质性的细节参见该附图。附图中：
该图示出了本发明的具有固定在连接口上的盖子的蒸汽透平的一种实施形式的截面视图。
该图是按照本发明的蒸汽透平的一个截面视图。在其中心是轴11，其被内壳2包围。该内壳可以轴对称地实施，但不是必须是轴对称的。围绕内壳2布置有外壳1，该外壳同样可以轴对称地实施。通过蒸汽输送管道6可以将新鲜蒸汽或热的中间过热蒸汽或废蒸汽在大的压力下输入或输出内壳2。通过输入的蒸汽随后进行的膨胀使轴11被驱动。接着膨胀的蒸汽被引导通过在外壳1和内壳2之间的空腔，由此冷却内壳2。
蒸汽透平具有一个针对附图而言不仅从左侧而且从右侧引导通过外壳1的连接管3，用于将蒸汽输入和/或输出内壳2。该连接管3具有两个在内壳2上相互对置的连接口4和5。连接口4和5各用一个管接头13或14实施。在第一连接口4的第一管接头13上安装有用于输入和/或输出蒸汽的管道6。管道6法兰式地连接在外壳1上并且由此位置固定地固定在其上。例如通过内壳1的热变形和通过管道6的热变形引起的、在内壳2和外壳1之间的、不仅在径向上而且在轴向上的相对运动，将通过在管道6和第一管接头13之间的可热运动的密封来补偿，该密封在目前情况下是借助于第一L形环12实现的。
在第一连接口4对面的第二连接口5配置有与第一管接头13对应的第二管接头14。其上面装配有杯形的盖子7。杯形的盖子7具有用于密封第二连接口5的底部段9以及敞开的边缘段8。该敞开的边缘段8法兰式地固定在外壳1上。由此盖子7以与连接管道6相同的方式，即位置固定地固定在外壳1上。
在底部段9的底侧，亦即在杯子外侧上构造有环形凸肩15。该环形凸肩15安置在连接口5的第二管接头14上。在环形凸肩15和第二连接口5之间设有一个可热运动的密封，其用于补偿热变形或由内壳2中的内压力的上升引起的、不仅在径向上而且在轴向上的、在内壳2和外壳1之间的相对移动。该可热运动的密封在目前情况下借助于第二L形环12′实现。但是，在通过该相对移动产生的在第二管接头14和盖子7的环形凸肩15之间的轴向移动下，没有限制地保持对连接口5的密封。
L形环12或12′同时使内壳2的内腔相对于外壳1和内壳2之间的间隙密封。除了L形环12或12′以外，还可以备选地采用任何类型的活塞环，波纹管补偿器或任何其他类型的密封，其同时密封以及允许在内壳和外壳之间的相对运动。
此外，盖子7具有用于内壳排水的通道10。由于通过输入管道6引入到蒸汽透平的内腔2中的蒸汽的立即膨胀，形成了可观数量的凝结液体，其通过排水通道10被从蒸汽透平的内腔引出。

Claims (15)

1.蒸汽透平，其具有两壳式的壳体，该壳体包括一个外壳(1)和一个布置其中的内壳(2)和一个引导通过外壳(1)的、用于向内壳(2)中输入和/或输出蒸汽的连接管(3)，其中该连接管设计成具有一对连接口(4，5)，其在内壳(2)上相互相对地构成，其特征在于，在第一连接口(4)上可以连接用于输入和/或输出蒸汽的管道(6)以及第二连接口(5)用盖子(7)封闭。
2.按照权利要求1所述的蒸汽透平，其特征在于，用盖子(7)封闭第二连接口(5)是这样设计的，在内壳(2)中的蒸汽压力提高时，对于在内壳(2)和/或外壳(1)上的力的作用，盖子基本上与连接在位于对面的第一连接口(4)上的管道(6)一样地作用。
3.按照权利要求1或2所述的蒸汽透平，其特征在于，用盖子(7)封闭第二连接口(5)是这样设计的，在蒸汽透平上热变形时，对于在内壳(2)和/或外壳(1)上的力的作用，盖子基本上与连接在位于对面的第一连接口(4)上的管道(6)一样地作用。
4.按照权利要求1至3中之一所述的蒸汽透平，其特征在于，盖子(7)设计成位置固定地固定在外壳(1)上和可热运动地连接在内壳(2)上。
5.按照权利要求1至4中之一所述的蒸汽透平，其特征在于，盖子(7)基本上设计成杯形的。
6.按照权利要求5所述的蒸汽透平，其特征在于，基本为杯形的盖子(7)的敞开的边缘段(8)固定在外壳(1)上，特别是法兰式地固定。
7.按照权利要求5或6所述的蒸汽透平，其特征在于，基本为杯形的盖子(7)的底部段(9)布置在内壳(2)上，特别是可活动地密封。
8.按照权利要求1至7中之一所述的蒸汽透平，其特征在于，在盖子(7)中构造有用于内壳(2)和/或外壳(1)排水的通道(10)。
9.用于封闭口的盖子(7)，其特征在于，该盖子构造成用于封闭具有两壳式壳体的蒸汽透平的连接口，该壳体包括一个外壳(1)和布置在其中的内壳(2)和一个被引导通过该外壳的、具有该连接口的连接管(3)，其用于向内壳输入和/或输出蒸汽。
10.按照权利要求9所述的盖子(7)，其特征在于，设有用于连接在外壳(1)上的第一连接段(8)和用于连接在内壳(2)上的第二连接段(9)。
11.按照权利要求9或1 0所述的盖子(7)，其特征在于，第一连接段(8)构造成将盖子位置固定地固定在蒸汽透平的外壳(1)上和第二连接段(9)构造成将盖子可热运动地连接在蒸汽透平的内壳(2)上。
12.按照权利要求9至11之一所述的盖子(7)，其特征在于基本为杯形的设计，特别是一个敞开的边缘段(8)作为第一连接段和一个底部段(9)作为第二连接段。
13.按照权利要求1 2所述的盖子(7)，其特征在于，敞开的边缘段(8)可以固定在蒸汽透平的外壳(1)上，特别是可以法兰式地固定。
14.按照权利要求12或13所述的盖子(7)，其特征在于，底部段(9)构造成布置在蒸汽透平的内壳(2)上，特别是可以在内壳上密封。
15.按照权利要求9至14之一所述的盖子(7)，其特征在于，设有用于蒸汽透平的内壳(2)和/或外壳(1)排水的通道(10)。
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