专利名称：中高压蒸汽透平用的柔性进气管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于中高压蒸汽透平的柔性进气管。更具体地说，它涉及一种这样的用于中高压蒸汽透平的柔性进气管，即其中再热蒸汽用的进气管具有一双层管柔性结构，并且还可由蒸汽冷却从而限制作用在一壳体上的热效应。
图3是本发明所述的一中高压蒸汽透平的蒸汽进口部分的一剖视图。在图3中，标号11表示一个用于覆盖整个透平的壳体，12表示一转子。壳体11的两端都由一密封部分13密封。标号14表示一蒸汽进气总管。该蒸汽进气总管14的顶端部分14a借助于一焊缝22安装好，并且其基部固定在该壳体11上，或与该壳体11形成为一体。该蒸汽进气总管14将蒸汽总体导入该壳体11中。标号15表示一再热蒸汽进气管。该再热蒸汽进气管15与该壳体11形成为一整体，并且将再热蒸汽导入该壳体11中。
标号16表示高压透平定子部分，而标号17表示一高压透平部分。尽管在图中没有示出，但在该高压透平部分17中，安装在转子12上的各转子叶片和固定在该高压透平定子部分16上的各定子叶片都是按多级形式布置的，从而形成一蒸汽通道。标号18表示一中压透平定子部分，而标号19表示一中压透平部分。在该中压透平部分19中，如高压透平部分17中一样，安装在转子12上的各转子叶片和固定在该中压透平定子部分18上的各定子叶片都是按多级形式布置的，从而形成一蒸汽通道。借助于绕该转子12提供一密封，一密封环20可将一透平部分分隔成高压透平部分17和中压透平部分19。一隔热件21可防止该壳体11的再热蒸汽进气管15的基部被流入该中压透平部分19的蒸汽通道中的蒸汽的热量加热。此外该隔热件21具有一开口孔24，可将再热蒸汽31引入该蒸汽通道。标号23表示一个设置在壳体11和高压透平定子部分16之间的空间，而25表示该主蒸汽30用的一个喷嘴腔，该主蒸汽30是通过该蒸汽进气总管14引入的。
在如上所述结构的中高压蒸汽透平中，通过蒸汽进气总管14引入该壳体11中的高压主蒸汽30通过该喷嘴腔25的喷嘴流入该高压透平部分17的蒸汽通道中，并且在流过转子叶片和定子叶片之间后流到一排气系统(未示出)中，这样就可驱动该转子12旋转。进一步地，通过再热蒸汽进气管15引入壳体11的再热蒸汽31通过该隔热件21中的开口孔24流入该中压透平部分19的蒸汽通道中，并且在流过转子叶片和定子叶片之间后流到该排气系统中，这样就可驱动该转子12旋转。
对结构上与该壳体11为一整体并设置有隔热件21的上述再热蒸汽进气管15来说，其一侧管壁可由引入的再热蒸汽31加热，所以该进气管15的基部的温度，即该管底部的温度增加，与该管底部分为一整体的壳体11也因这个增加的温度而被加热。因此需要使用一种可承受高温时产生的热应力的高强度材料。
如上所述，在与本发明相关的中高压蒸汽透平中，由于该再热蒸汽进气管15的结构是与该壳体11形成一整体，因此该再热蒸汽31通过该再热蒸汽进气管15的管底可直接加热整体结构的壳体11。因此，随着该再热蒸汽31的温度的增加，该管底的温度也增加，这样就可使壳体11产生高的热应力。出于这一理由，必须使用一种具有高强度并包含大量的Cr的材料12Cr作为该壳体11的材料，这就会导致产生高的成本。
本发明的目的是为了改善一中高压蒸汽透平用的一再热蒸汽进气管的结构，从而提供一种柔性进气管，该柔性进气管具有一个可吸收因加热而产生的变化的结构和一个可进行蒸汽冷却从而限制与该进气管一体构成的壳体的温度上升的结构，且可用一种等效于一种不昂贵的低合金钢的材料作为该壳体的材料。
为了实现上述目的，本发明提供下列装置(1)和(2)。
(1)在用于一中高压蒸汽透平的一柔性进气管中，设置一个用于将主蒸汽引入一壳体内的一高压透平部分中的蒸汽进气总管，和一个用于将再热蒸汽引入一壳体内的一中压透平部分中的再热蒸汽进气管，及一个设置在该再热蒸汽进气管下端处的隔热件，该隔热件具有一个用于引导该再热蒸汽的开口孔，并且可在该再热蒸汽进气管的下端处使壳体内的蒸汽与一周围部分隔开，该柔性进气管的特征在于该再热蒸汽进气管的结构形成为一双层管，该双层管形成有一个绕该再热蒸汽进气管的一内管的环形槽，并且设置有一圆筒形件，该圆筒形件的一端与该双层管的内管的下端部分可滑动地重叠，另一端固定连接到该隔热件的一开口孔的圆周上，一密封环设置在该圆筒形件和该再热蒸汽进气管的内管的下端部分之间。
(2)在上述装置(1)的发明中，温度低于再热蒸汽的温度的蒸汽被引入该再热蒸汽进气管的环形槽中并且在该环形槽中循环。
在本发明的装置(1)中，将再热蒸汽进气管的结构构为一双层管，并在其中具有环形槽。此外，该双层管的内管的下端部分与固定到该隔热件上的圆筒形件重叠，密封环设置在它们之间，这样就可产生一垂直滑动运动，并且可防止流入进气管中的再热蒸汽再流入该环形槽中。流入进气管中的再热蒸汽流过该双层管结构内部，并且其圆周由该环形槽隔热，所以可防止热量从圆周壁面传递给该壳体壁。此外，即使因加热作用使一双层管部分产生受热伸长，该双层管部分也可通过该密封环相对该圆筒形件滑动，所以该受热伸长可容易地被吸收。因此，在本发明的装置(1)的柔性进气管中，在该壳体侧因再热蒸汽引起的温度上升几乎不会由该环形槽传递给周围，并且可对受热伸长进行吸收。因此，一种诸如2(1／2)Cr钢之类的便宜材料可用来取代具有高强度的昂贵材料12Cr，用作该壳体的材料。
在本发明的装置(2)中，例如在该壳体中的空间和该环形槽的一端相互连通，从而使温度低于再热蒸汽温度的蒸汽流入该环形槽，所以蒸汽在该环形槽中产生循环，开口孔形成于例如封闭该环形槽的隔热件中，从而使该环形槽和该蒸汽内通道之间保持连通，并使该蒸汽流出，这样就可冷却该环形槽。因此，上述装置(1)的冷却效果是更可靠的。
根据本发明的装置(1)，在用于一中高压蒸汽透平中的一柔性进气管中，设置一个用于将主蒸汽引入一壳体内的一高压透平部分中的蒸汽进气总管，和一个用于将再热蒸汽引入一壳体内的一中压透平部分中的再热蒸汽进气管，及一个设置在该再热蒸汽进气管下端处的隔热件，该隔热件具有一个用于引导该再热蒸汽的开口孔，并且可在该再热蒸汽进气管的下端处使壳体内的蒸汽与一周围部分隔开，该柔性进气管的特征在于该再热蒸汽进气管的结构形成为一双层管，该双层管形成有一个绕该再热蒸汽进气管的一内管的环形槽，并且设置有一圆筒形件，该圆筒形件的一端与该双层管的内管的下端部分可滑动地重叠，另一端固定连接到该隔热件的一开口孔的圆周上，一密封环设置在该圆筒形件和该再热蒸汽进气管的内管的下端部分之间。利用这种结构，流入进气管中的再热蒸汽流过具有一双层管结构的进气管内部，并且其周边由该环形槽隔热，所以热量几乎不会传递给该壳体壁。因此，即使因加热而使该双层管部分产生受热伸长，那么该受热伸长的变化也可容易地通过该密封环被该双层管部分和该圆筒形件之间产生的滑动运动吸收。出于这一理由，一种包含很少的Cr的便宜材料可用来取代传统上所用的包含许多Cr并且是高强度的材料作为该壳体的材料。
根据本发明的装置(2)，在上述装置(1)的发明中，可将温度低于再热蒸汽温度的蒸汽引入该再热蒸汽进气管的环形槽中，并在该环形槽中循环。利用这种结构，温度低于再热蒸汽温度的蒸汽可在该环形槽中循环，因此该环形槽的内部得到了冷却。所以上述装置(1)的冷却效果是更可靠的。
图1是一个表示根据本发明的一实施例所述的一中高压蒸汽透平用的柔性进气管附近的剖视图；图2是一个表示根据本发明的一实施例所述的一中高压蒸汽透平用的柔性进气管的冷却结构的剖视图；图3是一个表示本发明相关的一中高压蒸汽透平用的一进气管附近的剖视图。
现在参照各附图详细描述本发明的一实施例。图1是用于一个根据本发明的一实施例所述的高中压蒸汽透平的一柔性进气管的剖视图。在图1中，由标号11-14，16-25，及30和31标出的是与图3中所示相同的元件，所以这些元件的详细说明被省略了，但这些标号用在该实施例中。下面将详细描述由标号1-8标出的本发明的结构部分的特征。
在图1中，标号1表示一再热蒸汽进气管，该进气管的结构是与壳体11成整体构成的。标号2表示一个在该进气管1中形成的双层管部分，该部分在该双层管部分2和该进气管1的内周壁表面之间构成一个具有一预定间隙的环形槽3。标号4表示一个处于该双层管部分2的下端处的直径扩大部分。一个由焊接或其它手段固定到该隔热件21上的圆筒形凸缘5与该双层管部分2的直径扩大部分4配合，并在它们之间保持一预定间隙。
一个密封环6设置在该直径扩大部分4和该隔热件21上设置的凸缘5之间的配合部分处的间隙中，并在它们之间提供密封，并且当该再热进气管1和隔热件21的凸缘5受热伸长时可产生一垂直滑动运动。
在上述结构的再热蒸汽进气管1中，再热蒸汽31流过该双层管部分2的内部。由该环形槽3绕该双层管部分2形成一个凹腔，由于该双层管部分2相对与周围壳体11整体形成的壁表面是绝热的，因此热量几乎不可能传递。此外，如下面将要描述的那样，这种结构是这样的，以致于可将温度低于再热蒸汽温度的蒸汽引入该双层管部分2的环形槽3中，从而该双层管部分2的环形槽3可由蒸汽循环进行冷却。
此外，该结构也可是这样的，以致于即使该双层管部分2可由再热蒸汽31加热，也会产生受热伸长，那么在该双层管部分2的下端处的直径扩大部分4和该隔热件21的凸缘5之间可通过该密封环6形成一垂直滑动运动，由此来吸收该受热伸长。
图2是该再热蒸汽进气管1的放大图，表示该再热蒸汽进气管1的一冷却结构。在该图中，壳体内空间23形成于该高压透平定子部分16和该壳体11之间，并且如下所述，一低温低压蒸汽流入该空间23中。
该高压透平定子部分16的一支承凸缘16a与该再热蒸汽进气管1的基部配合，并形成有一孔7，所以该空间23和该再热蒸汽进气管1的环形槽3相互连通。该环形槽3还通过一个形成于该隔热件21中的孔8与该中压透平部分19中的蒸汽通道连通。
在上述再热蒸汽进气管1中，将具有大约600℃高温的再热蒸汽31引入该再热蒸汽进气管1。然而，该双层管部分2借助于环形槽3相对与该壳体11整体形成的该进气管1的周围管壁面是绝热的，所以热量几乎不能传递到周围。流入该进气管1中的温度为大约600℃的高温蒸汽流过凸缘5，并通过该隔热件21的开口孔24流入该中压透平部分19中的蒸汽通道中，这样，该蒸汽就确实可在该中压透平部分19中工作。
即使该双层管部分2由再热蒸汽31加热并且因受热伸长而变化，也会在直径扩大部分4和该隔热件21的凸缘5之间通过该密封环6产生一垂直滑动运动。因此，该双层管部分2的变化得到吸收，并且密封环6可防止该再热蒸汽漏入该环形槽3中。
在另一方面，温度为大约380℃、压力为大约42kg／cm2的低温低压蒸汽被引入设置在壳体11和高压透平定子部分16之间的壳体内空间23中。该蒸汽通过孔7流入该再热蒸汽进气管1的环形槽3中，在该环形槽3中循环，然后通过孔8流入中压透平部分19的蒸汽通道。然后，该蒸汽与再热蒸汽混合并被引入该蒸汽通道进行工作。蒸汽的这种循环冷却了该双层管部分2和该进气管1的周围壁面，并使由再热蒸汽来的热量几乎不会传递给周围。
如上所述，根据该实施例所述的柔性进气管，其提供了一种这样的结构，以致于该双层管部分2设置在该再热蒸汽进气管1中，从而形成一环形槽3，并且直径扩大部分4设置在该双层管部分2的下端处，这样就可在该直径扩大部分4和设置于该隔热件21上的凸缘5之间产生一垂直滑动运动，并通过该密封环6对受热伸长进行吸收。此外，也可提供一种这样的结构，以致于低温蒸汽在该环形槽3中循环，从而冷却该环形槽3的内部。因此因高温再热蒸汽而引起的整体结构的壳体11的温度的上升可得到防止。出于这一理由，一种并不昂贵的材料，例如2(1／4)CrMo钢可用来取代具有高强度的材料12Cr用作壳体11的材料。
权利要求
1．一种用于一中高压蒸汽透平的柔性进气管，其中设置一个用于将主蒸汽引入一壳体内的一高压透平部分中的蒸汽进气总管，和一个用于将再热蒸汽引入一壳体内的一中压透平部分中的再热蒸汽进气管，及一个设置在该再热蒸汽进气管下端处的隔热件，该隔热件具有一个用于引导该再热蒸汽的开口孔，并且可在该再热蒸汽进气管的下端处使壳体内的蒸汽与一周围部分隔开，其特征在于所述再热蒸汽进气管的结构形成为一双层管，该双层管形成有一个绕该再热蒸汽进气管的一内管的环形槽，并且设置有一圆筒形件，该圆筒形件的一端与该双层管的内管的下端部分可滑动地重叠，另一端固定连接到该隔热件的一开口孔的圆周上，一密封环设置在该圆筒形件和该再热蒸汽进气管的内管的下端部分之间。
2．如权利要求1所述的柔性进气管，其特征在于温度低于再热蒸汽温度的蒸汽被引入所述再热蒸汽进气管的环形槽中，并在所述环形槽中循环。
全文摘要
中高压蒸汽透平的柔性进气管,包括一壳体,设置有一蒸汽进气总管14和一根与该壳体形成为一整体的再热蒸汽进气管。一双层管部分设置于进气管中,形成一环形槽。一直径扩大部分设置于双层管部分的下端,在该直径扩大部分和固定到一隔热件上的凸缘之间形成一垂直滑动运动。低温蒸汽从一壳体内空间,通过一孔流入该环形槽中,并在该环形槽中循环,然后流出流到该中压蒸汽透平部分的一蒸汽通道中。
文档编号F01D25/00GK1294250SQ9912327
公开日2001年5月9日 申请日期1999年10月29日 优先权日1998年6月4日
发明者马越龙太郎, 中野隆 申请人:三菱重工业株式会社