专利名称：优化的喷嘴箱蒸汽通路的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及蒸汽轮机，更具体地说，涉及用于提高通向蒸汽轮机的汽流效率的喷嘴箱。
背景技术：
蒸汽轮机所用的喷嘴箱组件通常包括三个部件环面体(torus)、桥接环和蒸汽通路环。各个部件初始是形成为180°分段，随后将这些部件焊接在一起以形成两个喷嘴箱半体。然后，这两个半体沿着水平中线连接在一起，以形成用于蒸汽轮机的喷嘴箱组件。各个喷嘴箱半体包括与该环面体一体成型的一个或多个蒸汽入口。这些入口从该环面体开始在与涡轮的转动轴线相垂直的平面中延伸。在蒸汽轮机的工作过程中，这些入口从适当的蒸汽源接收蒸汽，以便流入该环面体内。该蒸汽变向成基本沿轴向的气流，以便流过该桥接环的环形开口，并流入带有一组喷嘴的蒸汽通路环，这些喷嘴包括翼型叶片，以便将将蒸汽流引导至随后的涡轮叶片。
位于环面体、桥接环和蒸汽通路环之间并沿着蒸汽通路侧部的过渡部使得来自涡轮主蒸汽入口的蒸汽的流动变得紊乱。当来自主蒸汽入口的蒸汽流经过该桥接环而进入蒸汽通路环中时，这种过渡部易于在蒸汽流中形成湍流，从而造成效率损失。降低蒸汽通路中的湍流就可以优化通过该喷嘴箱的蒸汽流动，并提高蒸汽轮机的效率。
发明内容
这里公开了一种喷嘴箱组件，其包括环面体、蒸汽通路环和桥接环。该环面体带有多个蒸汽入口和一环形蒸汽出口。该蒸汽通路环带有环形蒸汽入口，该环形蒸汽入口带有内径和外径，蒸汽通路环设置在环面体的下游。该桥接环带有环形蒸汽入口和环形蒸汽出口，该环形蒸汽出口具有内径和外径，该桥接环设置在环面体和蒸汽通路环之间，该桥接环的环形蒸汽出口邻近于该蒸汽通路环的环形蒸汽入口，该蒸汽通路环的环形蒸汽入口的外径大于桥接环的环形蒸汽出口的外径，并且，蒸汽通路环的环形蒸汽入口的内径小于桥接环的环形蒸汽出口的内径。
这里还公开了一种用于引导蒸汽流通过喷嘴箱组件的方法。该蒸汽流通过环面体来输送。并且，引导该蒸汽流越过径向向外的台阶而流向该环面体的下游。
这里还公开了一种用于喷嘴箱组件的蒸汽通路环，其包括用于引导蒸汽流的一组喷嘴和环形蒸汽入口。该环形蒸汽入口带有内径和外径，其中，该蒸汽通路环的环形蒸汽入口的内径小于桥接环的环形蒸汽出口的内径，并且，该蒸汽通路环的环形蒸汽入口的外径大于桥接环的环形蒸汽出口的外径。
参考示例性附图，其中，相同的部件具有相同的标号，附图中图1是本发明一个实施例中示例性喷嘴箱组件的一个半体的透视图；图2是本发明一个实施例中的图1的喷嘴箱组件的横截面图；图3是本发明一个实施例中双流式喷嘴箱组件的横截面图；图4是图2中桥接环与蒸汽通路环的分界面的放大视图。
具体实施例方式
图1示出了一种示例性喷嘴箱组件半体100。各喷嘴箱组件半体100包括环面体115部分、桥接环120部分和蒸汽通路环125部分。该环面体115、桥接环120和蒸汽通路环125各部分连接在一起以形成该喷嘴箱组件半体100。还示出了蒸汽入口130，该蒸汽入口130与该环面体115一起形成一整体铸件的一部分。将会意识到，在示例性的完整喷嘴箱组件中，所示出的喷嘴箱组件半体100与类似的喷嘴箱组件半体相连接，由此，这两个喷嘴箱组件半体形成一个完整的喷嘴箱组件，该完整的喷嘴箱组件具有四个蒸汽入口130，并且在一个实施例中，该环面体115、桥接环120和蒸汽通路环125延伸成完整的360°。
图2示出了该喷嘴箱组件100的横截面图，并进一步示出了该环面体115、桥接环120和蒸汽通路环125。位于蒸汽通路环125和桥接环120之间的分界区域140以及位于桥接环120和环面体115之间的分界区域145用来连接(例如焊接)该蒸汽通路环125、桥接环120和环面体115，以便制成一体的喷嘴箱组件半体100。进一步用箭头150示出了穿过该喷嘴箱的蒸汽流动通路。流过该喷嘴箱组件的蒸汽流起源于蒸汽入口130(图1)中，该蒸汽入口130引导蒸汽流穿过该环面体115，然后继续流过该桥接环120，最后通过蒸汽通路环125流出该喷嘴箱组件，该蒸汽通路环125带有一组喷嘴，这些喷嘴包括翼型叶片，以便将将蒸汽流引导至随后的涡轮叶片。进一步示出了环面体115、桥接环120和蒸汽通路环125之间的配合区域，这些配合区域包括环面体的蒸汽出口155、桥接环的蒸汽入口160、桥接环的蒸汽出口165和蒸汽通路环的蒸汽入口170。该环面体蒸汽出口155、桥接环蒸汽入口160、桥接环蒸汽出口165和蒸汽通路环蒸汽入口170为环形，并且用于使流过该喷嘴箱组件100(图1)的蒸汽沿大致轴向方向进行流动。
或者可选择地，如图3的横截面图所示，可以使用一种双流式喷嘴箱组件100’，其带有两个环面体115、两个桥接环120和两个蒸汽通路环125。该双流式喷嘴箱组件100’具有与前述的喷嘴箱组件100相同定向的环面体115、桥接环120和蒸汽通路环125，而且还具有另外的沿轴向反向布置的环面体115、桥接环120和蒸汽通路环125，以允许蒸汽在两个轴向方向上流动。
图4示出了从桥接环120到蒸汽通路环125的过渡部的的放大图，该图进一步示出了蒸汽通路环蒸汽入口的外径(OD)175、桥接环蒸汽出口的外径180、蒸汽通路环蒸汽入口的内径(ID)185、以及桥接环蒸汽出口的内径190。以“B”示出的径向台阶沿着桥接环120与蒸汽通路环125的分界面而出现在蒸汽通路的侧部。该径向台阶在一个实施例中具有约0.030英寸的优选尺寸，但是其尺寸范围可在约0.000英寸和约0.060英寸之间，该径向台阶使得在桥接环120和蒸汽通路环125之间的过渡位置处的横截面积增大了。相配合的蒸汽通路环蒸汽入口170和桥接环蒸汽出口165的不同外径和内径限定了该径向台阶。该蒸汽通路环蒸汽入口的外径175大于桥接环蒸汽出口的外径180，而蒸汽通路环蒸汽入口的内径185小于桥接环蒸汽出口的内径190，因而导致在“B”处示出的径向台阶。换句话说，该径向台阶可以描述为桥接环120和蒸汽通路环125之间的蒸汽流动通路的台阶，其中，该蒸汽通路环蒸汽入口170大于该桥接环蒸汽出口165，这样，当蒸汽沿着桥接环120的内壁流动时，由于横截面积的增大，沿着桥接环120与蒸汽通路环125的分界面所发生的流体流动过渡是平滑的，这不同于在分界面处横截面积减小的情况。蒸汽通路环125与桥接环120之间的径向台阶可减少喷嘴箱组件内蒸汽流动的湍流，从而能够提高蒸汽涡轮的效率。
在一个示例性实施例中，使用焊接工艺将环面体115、桥接环120和蒸汽通路环125连接在一起，此时要考虑由焊接工艺造成的收缩，以便在保持这些部件之间100％焊接的同时保持该径向台阶。
尽管已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但是本领域的技术人员应当理解，在不偏离本发明范围的情况下，可以作出各种变化，并对其部件进行等同替换。此外，可以作出许多变型来使得特定场合或材料能适应本发明的教导，而不会偏离本发明的基本范围。因而，本发明不局限于作为实施本发明的最佳方式而公开的具体实施例，而是本发明将包括落入权利要求范围内的所有实施例。
部件列表100喷嘴箱组件半体100’双流式喷嘴箱组件115环面体120桥接环125蒸汽通路环130蒸汽入口140，145 分界区域150箭头155环面体蒸汽出口160桥接环蒸汽入口165桥接环蒸汽出口170蒸汽通路环蒸汽入口175蒸汽通路环蒸汽入口外径(OD)180桥接环蒸汽出口外径185蒸汽通路环蒸汽入口内径(ID)190桥接环蒸汽出口内径
权利要求
1.一种喷嘴箱组件，包括环面体(115)，其带有多个蒸汽入口(130)和环形蒸汽出口(155)；蒸汽通路环(125)，其带有环形蒸汽入口(170)，所述环形蒸汽入口(170)带有内径(185)和外径(175)，所述蒸汽通路环(125)设置在所述环面体(115)的下游；和桥接环(120)，其带有环形蒸汽入口(160)和环形蒸汽出口(165)，所述环形蒸汽出口(165)具有内径(190)和外径(180)，所述桥接环(120)设置在所述环面体(115)和所述蒸汽通路环(125)之间，所述桥接环的环形蒸汽出口(165)邻近于所述蒸汽通路环的环形蒸汽入口(170)，其中，所述蒸汽通路环的环形蒸汽入口的外径(175)大于所述桥接环的环形蒸汽出口的外径(180)，并且，所述蒸汽通路环的环形蒸汽入口的内径(185)小于所述桥接环的环形蒸汽出口的内径(190)。
2.根据权利要求1所述的喷嘴箱组件，其中，所述蒸汽通路环(125)和所述桥接环(120)的外径和内径之间的差异形成了径向台阶。
3.根据权利要求2所述的喷嘴箱组件，其中，所述径向台阶的尺寸在约0.000英寸和约0.060英寸之间。
4.根据权利要求3所述的喷嘴箱组件，其中，所述径向台阶的尺寸约为0.030英寸。
5.根据权利要求1所述的喷嘴箱组件，其中，所述蒸汽通路环(125)和桥接环(120)固定连接在一起。
6.一种用于引导蒸汽流通过喷嘴箱组件的方法，包括输送蒸汽流通过环面体(115)；和引导所述蒸汽流越过径向向外的台阶而流向所述环面体(115)的下游。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，对所述蒸汽流的引导步骤还包括引导所述蒸汽流越过处于桥接环(120)和蒸汽通路环(125)之间的分界面处的径向台阶。
8.一种蒸汽通路环(125)，包括用于引导蒸汽流的一组喷嘴；和环形蒸汽入口(170)，所述环形蒸汽入口(170)带有内径(185)和外径(175)，其中，所述蒸汽通路环的环形蒸汽入口的内径(185)小于桥接环的环形蒸汽出口的内径(190)，并且，所述蒸汽通路环的环形蒸汽入口的外径(175)大于桥接环的环形蒸汽出口的外径(180)。
9.根据权利要求8所述的蒸汽通路环(125)，其中，所述蒸汽通路环(125)和所述桥接环(120)的外径和内径之间的差异形成了径向台阶。
10.根据权利要求9所述的蒸汽通路环(125)，其中，所述径向台阶的尺寸在约0.000英寸和约0.060英寸之间。
全文摘要
这里公开了一种喷嘴箱组件，其包括环面体、蒸汽通路环和桥接环。该环面体带有多个蒸汽入口和环形蒸汽出口。该蒸汽通路环带有环形蒸汽入口，环形蒸汽入口带有内径和外径，蒸汽通路环设置在环面体的下游。该桥接环带有环形蒸汽入口和环形蒸汽出口，环形蒸汽出口具有内径和外径，桥接环设置在环面体和蒸汽通路环之间，桥接环的环形蒸汽出口邻近于蒸汽通路环的环形蒸汽入口，蒸汽通路环的环形蒸汽入口的外径大于桥接环的环形蒸汽出口的外径，并且，蒸汽通路环的环形蒸汽入口的内径小于桥接环的环形蒸汽出口的内径。
文档编号F01D9/02GK1952353SQ200610135618
公开日2007年4月25日 申请日期2006年10月18日 优先权日2005年10月18日
发明者C·T·奥克莱尔, J·阿米尔塔拉亚, M·E·蒙特戈梅里 申请人:通用电气公司