用于蒸汽涡轮机的带有四个腔室和两个控制轮的喷嘴壳体

技术领域

本发明涉及蒸汽涡轮机领域。具体地，本发明涉及用于蒸汽涡轮机的喷嘴壳体和蒸汽涡轮机。

发明内容

图9示出了根据现有技术的蒸汽涡轮机900的设计，蒸汽涡轮机900包括在涡轮机壳体911、912内的喷嘴壳体921、922。在图9中，喷嘴壳体921、922由上喷嘴壳体921和下喷嘴壳体922形成。上喷嘴壳体921在其中(在图9的右上侧部处)形成第一腔室，下喷嘴壳体922在其中(在左下侧部和右下侧部处)形成第二腔室和第三腔室。每个腔室均具有呈圆形环状区段形状的出口(喷嘴)。在出口的下游，布置有控制轮，该控制轮可以旋转以调节允许通过对应出口的蒸汽量。

上喷嘴壳体921由上涡轮机壳体911包围，并且下喷嘴壳体922由下涡轮机壳体912包围。第一涡轮机入口913在图9中的蒸汽涡轮机900的右上侧部处连接至上涡轮机壳体911。此外，第二涡轮机入口914在图9中的蒸汽涡轮机900的右下侧部(第二涡轮机入口914)处联接至下涡轮机壳体912，并且第三涡轮机入口915在图9中的蒸汽涡轮机900的左下侧部(第三涡轮机入口915)处连接至下涡轮机壳体912。

在常规的解决方案中，控制轮可以调节成使得根据负载情况单独地控制第一入口蒸汽流933、第二入口蒸汽流934和第三入口蒸汽流935的蒸汽量。

可能需要一种能够实现更高的蒸汽吞吐量并具有更紧凑尺寸的喷嘴壳体。该需求可以通过根据独立权利要求的主题来满足。本发明如从属权利要求中所阐述地进行进一步改进。

根据本发明的第一方面，一种用于蒸汽涡轮机的喷嘴壳体，其中，喷嘴壳体包括至少部分地沿着蒸汽涡轮机的周向方向延伸的第一部段。喷嘴壳体构造成围绕蒸汽涡轮机的涡轮机轴安装，其中，涡轮机轴的侧向表面或涡轮机轴的旋转方向对应于蒸汽涡轮机的周向方向。第一部段限定第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室彼此不流体连通并且沿着蒸汽涡轮机的周向方向沿着不同部段延伸。第一部段还包括第一入口、第二入口、第一出口和第二出口，第一入口构造成将第一蒸汽流从外部引入到第一腔室中，第二入口构造成将第二蒸汽流从外部引入到第二腔室中，第一出口与第一腔室和第二腔室流体连通，第二出口与第一腔室和第二腔室流体连通，以使得：从第一入口流动到第一腔室中的第一蒸汽流可以通过第一出口和第二出口喷射到蒸汽涡轮机的流动路径中，并且从第二入口流动到第二腔室中的第二蒸汽流可以通过第一出口和第二出口喷射到蒸汽涡轮机的流动路径中。第一出口和第二出口优选地在周向方向上沿着弧形区段或环形区段延伸，并且定形状为狭缝或穿孔的格栅。有利地，喷嘴壳体能够实现更高的蒸汽吞吐量并且具有更紧凑的尺寸。

在实施方式中，第一部段还包括构造成将第三蒸汽流从外部引入到第一腔室中的第三入口以及构造成将第四蒸汽流从外部引入到第二腔室中的第四入口，使得：从第三入口流动到第一腔室中的第三蒸汽流可以通过第一出口和第二出口喷射到蒸汽涡轮机的流动路径中，并且从第四入口流动到第二腔室中的第四蒸汽流可以通过第一出口和第二出口喷射到蒸汽涡轮机的流动路径中。有利地，喷嘴壳体能够实现甚至更高且均匀的蒸汽吞吐量。

在实施方式中，喷嘴壳体还包括至少部分地沿着蒸汽涡轮机的周向方向延伸的第二部段，其中，第二部段限定第三腔室和第四腔室，第三腔室和第四腔室彼此不流体连通并且沿着蒸汽涡轮机的周向方向沿着不同部段延伸。第二部段还包括第五入口、第六入口、第三出口和第四出口，第五入口构造成将第五蒸汽流从外部引入到第三腔室中，第六入口构造成将第六蒸汽流从外部引入到第四腔室中，第三出口与第三腔室和第四腔室流体连通，第四出口与第三腔室和第四腔室流体连通，使得：从第五入口流动到第三腔室中的第五蒸汽流可以通过第三出口和第四出口喷射到蒸汽涡轮机的流动路径中，并且从第六入口流动到第四腔室中的第六蒸汽流可以通过第三出口和第四出口喷射到蒸汽涡轮机的流动路径中。有利地，喷嘴壳体易于制造，并且提供了更高且均匀的蒸汽吞吐量。

在实施方式中，喷嘴壳体包括以下各项中的至少一项：第一腔室的延伸部和第二腔室的延伸部在蒸汽涡轮机的轴向方向上具有重叠，以及第三腔室的延伸部和第四腔室的延伸部在蒸汽涡轮机的轴向方向上具有重叠。轴向方向可以由涡轮机轴的轴线限定。有利地，喷嘴壳体非常紧凑。

在实施方式中，第一部段和第二部段的形状相似或相同，并且第一部段和第二部段特别是铸造件。因此，第一部段和第二部段可以以低成本大批量制造。

在实施方式中，第二部段还包括构造成将第七蒸汽流从外部引入到第三腔室中的第七入口以及构造成将第八蒸汽流从外部引入到第四腔室中的第八入口，以使得：从第七入口流动到第三腔室中的第七蒸汽流可以通过第三出口和第四出口喷射到蒸汽涡轮机的流动路径中，并且从第八入口流动到第四腔室中的第八蒸汽流可以通过第三出口和第四出口喷射到涡轮机的流动路径中。因此，喷嘴壳体配备有八个蒸汽入口。

在实施方式中，喷嘴壳体还包括布置在第一出口下游的第一控制轮以及布置在第二出口下游的第二控制轮，第一控制轮构造成调节来自第一出口的蒸汽流，并且第二控制轮构造成调节来自第二出口的蒸汽流。

在实施方式中，第一控制轮还构造成调节来自第三出口的蒸汽流，并且第二控制轮还构造成调节来自第四出口的蒸汽流。

根据本发明的第二方面，蒸汽涡轮机包括上述喷嘴壳体，其中，来自第一出口的蒸汽流与来自第三出口的蒸汽流在蒸汽涡轮机的第一轴向方向上合并，并且来自第二出口的蒸汽流与来自第四出口的蒸汽流在蒸汽涡轮机的第二第一轴向方向合并，其中，蒸汽涡轮机的第二第一轴向方向与蒸汽涡轮机的第一轴向方向相反。这样的蒸汽涡轮机具有高的吞吐量和紧凑的尺寸。

在实施方式中，该蒸汽涡轮机还包括下述各者中的至少一者：第一管道，该第一管道具有连接至第一入口的第一分支以及连接至第二入口的第二分支，其中，第一管道特别是弯头管道；以及第二管道，该第二管道具有连接至第三入口的第一分支以及连接至第四入口的第二分支，其中，第二管道特别是弯头管道。这些管道易于制造、坚固且紧凑。

在实施方式中，第一控制轮和第二控制轮由第一部段和第二部段以及涡轮机壳体支承。控制轮与喷嘴壳体本体之间可以布置有密封件。

必须指出的是，本发明的实施方式已经参照不同的主题进行了描述。特别地，一些实施方式已经参照装置类型权利要求进行了描述，而其他实施方式已经参照方法类型权利要求进行了描述。然而，本领域技术人员将从以上描述和以下描述中理解的是，除非另有说明，否则除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，与不同主题有关的特征之间的任何组合、特别是装置类型权利要求的特征与方法类型权利要求的特征之间的组合也被认为通过本申请公开。

附图说明

本发明的上面限定的方面和其他方面通过将要在下文中进行描述的实施方式的示例而是容易理解的并且参照实施方式的示例而被解释。将在下文中参照实施方式的示例更详细地描述本发明，但本发明不限于此。

图1示出了根据实施方式的蒸汽涡轮机的仰视图；

图2示出了图1的蒸汽涡轮机的纵向截面C-C；

图3示出了图1的蒸汽涡轮机的横截面B-B；

图4示出了喷嘴壳体的仰视图；

图5示出了图4的喷嘴壳体的横截面E-E；

图6示出了根据实施方式的喷嘴壳体的纵向截面；

图7示出了根据实施方式的喷嘴壳体的横截面E1-E1；

图8示出了根据实施方式的喷嘴壳体的横截面E2-E2；

图9示出了根据现有技术的蒸汽涡轮机的设计。

具体实施方式

附图中的图示是示意性的。值得注意的是，在不同的图中，相似或相同的元件具有相同的附图标记。

图1示出了根据实施方式的蒸汽涡轮机1000的仰视图，图2示出了图1的蒸汽涡轮机的纵向截面C-C，并且图3示出了图1的蒸汽涡轮机的横截面B-B。

涡轮机轴100借助于布置在轴承基座102中的径向和轴向轴承101以及另一径向轴承(未示出)可旋转地支承在涡轮机壳体103中。在涡轮机轴100与涡轮机壳体103之间布置有喷嘴壳体1，蒸汽流通过该喷嘴壳体1向定子叶片108和转子叶片109喷射，所述定子叶片108和转子叶片109经由导引叶片承载件105、106支承在涡轮机轴100处。蒸汽流在经过定子叶片108和转子叶片109之后，在图2的右手侧处并且通过图2的左手侧处的排放通路104从涡轮机壳体103排出。附图标记107表示平衡活塞压盖。

如特别地在图2和图3中示出的，喷嘴壳体1包括至少部分地沿着蒸汽涡轮机1000的周向方向延伸的第一部段2。喷嘴壳体1构造成围绕蒸汽涡轮机1000的涡轮机轴100安装，其中，涡轮机轴100的侧向表面或涡轮机轴100围绕旋转轴线X的旋转方向对应于蒸汽涡轮机1000的周向方向。第一部段2限定了第一腔室3和第二腔室4，所述第一腔室3和第二腔室4彼此不流体连通并且沿着沿蒸汽涡轮机1000的周向方向的不同部段延伸。

第一部段2还包括第一入口5、第二入口6、第一出口7和第二出口8，第一入口5构造成将第一蒸汽流从外部引入到第一腔室3中，第二入口6构造成将第二蒸汽流从外部引入到第二腔室4中，第一出口7与第一腔室3和第二腔室4流体连通，第二出口8与第一腔室3和第二腔室4流体连通。在实施方式中，每个出口7、8均在周向方向上沿着圆环形区段或弧形区段延伸，并且定形状为狭缝或穿孔的格栅。第一入口5、第二入口6、第一出口7和第二出口8构造成使得从第一入口5流动到第一腔室3中的第一蒸汽流可以通过第一出口7和第二出口8朝向定子叶片108和转子叶片109喷射到蒸汽涡轮机1000的流动路径中，并且从第二入口6流动到第二腔室4中的第二蒸汽流可以通过第一出口7和第二出口8朝向定子叶片108和转子叶片109喷射到蒸汽涡轮机1000的流动路径中。

图4示出了喷嘴壳体1的仰视图，图5示出了图4的喷嘴壳体1的横截面E-E，图6示出了根据实施方式的喷嘴壳体的纵向截面，图7示出了根据实施方式的喷嘴壳体的横截面E1-E1，并且图8示出了根据实施方式的喷嘴壳体的横截面E2-E2。第一部段2还包括构造成将第三蒸汽流从外部引入到第一腔室3中的第三入口9以及构造成将第四蒸汽流从外部引入到第二腔室4中的第四入口10。第三入口9和第四入口10构造成使得从第三入口9流动到第一腔室3中的第三蒸汽流可以通过第一出口7和第二出口8朝向定子叶片108和转子叶片109喷射到蒸汽涡轮机1000的流动路径中，并且从第四入口10流动到第二腔室4中的第四蒸汽流可以通过第一出口7和第二出口8朝向定子叶片108和转子叶片109喷射到蒸汽涡轮机1000的流动路径中。

在图3中，附图标记P表示水平分割平面，其中，第一部段2布置在水平分割平面P的正上方。喷嘴壳体1还包括至少部分地沿着蒸汽涡轮机1000的周向方向延伸的第二部段20，即，第二部段20位于水平分割平面P的正下方。换句话说，喷嘴壳体1在水平分割平面P处被分成上部第一部段2和下部第二部段20。第一部段2和下部部段20可以通过螺栓彼此连接，或者它们可以在水平分割平面P处被焊接。

第二部段20限定了第三腔室30和第四腔室40，第三腔室30和第四腔室40彼此不流体连通，并且沿着沿蒸汽涡轮机1000的周向方向的不同部段延伸。第二部段20还包括第五入口50、第六入口60、第三出口70和第四出口80，第五入口50构造成将第五蒸汽流从外部引入到第三腔室30中，第六入口60构造成将第六蒸汽流从外部引入到第四腔室40中，第三出口70与第三腔室30和第四腔室40流体连通，第四出口80与第三腔室30和第四腔室40流体连通。在实施方式中，每个出口70、80均沿着周向方向的圆环形区段或弧形区段延伸，并且定形状为狭缝或穿孔的格栅。第五入口50、第六入口60、第三出口70和第四出口80构造成使得从第五入口50流动到第三腔室30中的第五蒸汽流可以通过第三出口70和第四出口80朝向定子叶片108和转子叶片109喷射到蒸汽涡轮机1000的流动路径中，并且从第六入口60流动到第四腔室40中的第六蒸汽流可以通过第三出口70和第四出口80朝向定子叶片108和转子叶片109喷射到蒸汽涡轮机1000的流动路径中。

如图3中所示，第一部段2包括分隔壁17，第一腔室3与第二腔室4通过该分隔壁17分开。第一腔室3的延伸部和第二腔室4的延伸部在蒸汽涡轮机1000的轴向方向上具有重叠，其中，轴向方向与涡轮机轴100的旋转轴线X相似。以同样的方式，第二部段20包括分隔壁170，第一腔室330与第二腔室40通过该分隔壁170分开。第三腔室30的延伸部和第四腔室40的延伸部在蒸汽涡轮机1000的轴向方向上具有重叠。

第一部段2和第二部段20的形状相似或相同，并且第一部段2和第二部段20特别是铸造件，使得可以以低成本大批量制造第一部段2和第二部段20。

如图6至图8中所示，第二部段20还包括第七入口90和第八入口110，第七入口90构造成将第七蒸汽流从外部引入到第三腔室30中，第八入口110构造成将第八蒸汽流从外部引入到第四腔室40中。第七入口90和第八入口110构造成使得从第七入口90流动到第三腔室30中的第七蒸汽流可以通过第三出口70和第四出口80朝向定子叶片108和转子叶片109喷射到蒸汽涡轮机1000的流动路径中，并且从第八入口110流动到第四腔室40中的第八蒸汽流可以通过第三出口70和第四出口80朝向定子叶片108和转子叶片109喷射到蒸汽涡轮机1000的流动路径中。

在每个蒸汽入口5、6、9、10、50、60、90、110处放置有密封环(未示出)。特别地，密封环可以放置在第一部段2与涡轮机壳体103之间，并且可以放置在第二部段20与涡轮机壳体103之间(参见图3)。

如图2中所示，第一出口7的下游布置有第一控制轮11，并且第二出口8的下游布置有第二控制轮12。第一控制轮11构造成调节来自第一出口7的蒸汽流，并且第二控制轮12构造成调节来自第二出口8的蒸汽流。第一控制轮11还构造成调节来自第三出口70的蒸汽流，并且第二控制轮12还构造成调节来自第四出口80的蒸汽流。

如从图2中可以看出的，来自第一出口7的蒸汽流与来自第三出口70的蒸汽流在蒸汽涡轮机1000的第一轴向方向上(向图2中的右侧)合并，并且来自第二出口8的蒸汽流与来自第四出口80的蒸汽流在蒸汽涡轮机1000的第二第一轴向方向上(向图2中的左侧)合并，其中，蒸汽涡轮机1000的第二第一轴向方向与蒸汽涡轮机1000的第一轴向方向相反。

如图2和图3中所示，蒸汽涡轮机1000在第一部段2处还包括第一管道13，该第一管道13具有连接至第一入口5的第一分支14和连接至第二入口6的第二分支15，其中，第一管道13体现为弯头管道。在第一部段2处，设置有第二管道16，该第二管道16具有连接至第三入口9的第一分支和连接至第四入口10的第二分支(未示出)，其中，第二管道也体现为弯头管道。

涡轮机1000在第二部段20处还包括第一管道130，该第一管道130具有连接至第一入口50的第一分支140和连接至第二入口60的第二分支150，其中，第一管道130也体现为弯头管道。在第二部段20处，设置有第二管道160，该第二管道160具有连接至第三入口9的第一分支和连接至第四入口10的第二分支，其中，第二管道160也体现为弯头管道。优选地，第一管道13、130和第二管道16、160的形状相似或相同。

如图2中所示，第一控制轮11和第二控制轮12由第一部段2和第二部段20以及涡轮机壳体103支承，其中，第一控制轮11和第二控制轮12与第一部段2和第二部段20之间可以布置有密封件。

应该注意的是，术语“包括”不排除其他元件或步骤，并且“一”或者“一种”不排除复数。此外，结合不同实施方式描述的元件可以被组合。还应该注意的是，权利要求中的附图标记不应该被解释为限制权利要求的范围。

附图标记列表：

1喷嘴壳体

2第一部段

3第一腔室

4第二腔室

5第一入口

6第二入口

7第一出口

8第二出口

9第三入口

10第四入口

11第一控制轮

12第二控制轮

13第一管道

14第一分支

15第二分支

16第二管道

17分隔壁

20第二部段

30第一腔室

40第二腔室

50第一入口

60第二入口

70第一出口

80第二出口

90第三入口

100涡轮机轴

101径向和轴向轴承

102轴承基座

103涡轮机壳体

104排放通路

105导引叶片承载件

106导引叶片承载件

107平衡活塞压盖

108定子和转子叶片

109定子和转子叶片

110第八入口

130第一管道

140第一分支

150第二分支

170分隔壁

1000蒸汽涡轮机

X旋转轴线

P水平分割平面