用于汽轮机的密封衬套支架以及汽轮机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于汽轮机的密封衬套支架，所述汽轮机至少包括汽轮机的转子和汽轮机的壳体，由此，密封衬套支架设置在转子的轴与壳体之间。而且，本发明涉及一种汽轮机，所述汽轮机至少包括具有轴的转子、壳体以及密封衬套支架。
【背景技术】
[0002]汽轮机是用于由蒸汽所包含的热能产生机械能的常用设备。蒸汽被引导到汽轮机的叶片并且使得所述叶片运动。为此目的，蒸汽可以例如通过燃烧过程而产生。机械能则能够用于推进或者通过驱动发电机而用于产生电能。
[0003]为了汽轮机的优化的运转，有利的是使得汽轮机的轴向推力平衡。该平衡可以通过一个或者若干密封衬套实现。这种密封衬套具有叶片部分的平均直径，所述叶片部分的轴向推力应被平衡。在密封衬套之前和之后的压力与对应的叶片部分的压力相同。在第一部分之前的压力为在控制级之后的压力，在密封衬套的最后部段之后的压力为排气压力。
[0004]在该密封衬套1中，如图1所示，能够如箭头20所示的那样抽取蒸汽。密封衬套支架1安装在汽轮机40中，所述密封衬套支架1的面向转子部分4面向汽轮机的转子41的轴42，所述密封衬套支架1的面向壳体部分5面向汽轮机的壳体43。密封衬套支架1包括中空通道2，所述中空通道2被分配给汽轮机的壳体43中的中空开口 44。
[0005]通道2的轴线7可以被认为在开口 43中延伸。因此，能够进行蒸汽的抽取20。随后，抽取的蒸汽可以供给到平衡活塞(未示出)。通过该活塞，能够实现汽轮机的轴向推力的平衡。
[0006]然而，根据现有技术状态的密封衬套仅仅允许沿着密封衬套支架并且因此沿着汽轮机的该部分在一个特定的压力水平下抽取蒸汽。为了更有效的平衡，在不同压力水平下的蒸汽抽取会是有利的。特别地，能够更精确地实现轴向推力的平衡并且因此能够以更高的效率运行汽轮机。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是至少部分地解决上述问题。特别地，本发明的目的是提供一种密封衬套支架和汽轮机，其能够实现改进的汽轮机的轴向推力的平衡，或者能够相应地以改进的平衡的轴向推力运转。
[0008]上述问题通过根据独立权利要求1所述的用于汽轮机的密封衬套支架和根据权利要求11所述的汽轮机解决。由从属权利要求、说明书以及附图能够得到本发明的进一步特征和细节。如果具有技术意义的话，关于密封衬套支架描述的特征和细节也能够适用于汽轮机并且反之亦然。
[0009]根据本发明的第一方面，上述目的通过用于汽轮机的密封衬套支架实现，所述汽轮机至少包括汽轮机的转子和汽轮机的壳体，由此，密封衬套支架设置在转子的轴与壳体之间。根据本发明的密封衬套支架的特征特别在于，密封衬套支架包括至少两个中空通道，所述中空通道从密封衬套支架的面向转子部分延伸到密封衬套支架的面向壳体部分，并且所述至少两个中空通道被构造成使得所述中空通道可以被分配给壳体中的同样的中空开口，以用于通过密封衬套支架的通道而将汽轮机的蒸汽抽取到壳体的开口中。
[0010]根据本发明的密封衬套支架允许在汽轮机的转子的两个不同位置处抽取蒸汽。在汽轮机的转子的轴附近将蒸汽抽取到两个中空通道的每个中空通道中。这些通道从密封衬套支架的面向转子部分延伸到密封衬套支架的面向壳体部分并且因此允许蒸汽通过密封衬套支架输送。另外，通道可以被分配给汽轮机的壳体中的同样的中空开口。该分配有利于将抽取的蒸汽输送到壳体中和/或穿过壳体。抽取的蒸汽之后能够被给送到一个或者优选若干个活塞一一尤其是对于每个蒸汽抽取管道有一个活塞一一以用于平衡汽轮机的轴向蒸汽压力。另外或者替代性地，蒸汽可以给送到测量装置，例如压力计或者温度计。
[0011]因此，根据本发明的密封衬套支架允许在两个不同的位置处在汽轮机设备中抽取蒸汽，这两个位置设置为彼此临近。因此，基于这两种抽取来实现通过活塞进行的平衡或者对汽轮机的性质的测量，并且因此能够以改善的精确度实现。结果，能够优化汽轮机的轴向推力的调节，因此，汽轮机能够以在成本和燃料方面更加高效的且环保的方式运转。
[0012]而且，根据本发明的密封衬套支架的特征在于，密封衬套支架中的至少两个中空通道被设置成使得它们能够实现不同压力水平下的蒸汽抽取。根据本发明的密封衬套支架的目的在于一一见上述一一改善使用活塞的汽轮机的轴向推力平衡的精确度和有效性、或者改善蒸汽性质的测量的精确度和有效性。通过确保在不同的压力水平下抽取蒸汽，能够增大上述改善。例如，通过使用两个活塞，所述两个活塞中的每个活塞分配到蒸汽抽取管道中的一者，两个抽取点之间的压力差能够保持不变，并且因此，沿着密封衬套支架的压降也能够保持不变。因此，能够以非常准确并且同时简单的方式将轴向推力保持在恒定的水平。
[0013]在根据本发明的密封衬套支架的进一步改进的布置中，通道的面向转子的端部相对于转子轴向地间隔开。在汽轮机中，蒸汽的压力在蒸汽的流动方向上沿着汽轮机的转子的轴下降。因此，压降也沿着密封衬套支架的轴向延伸部。通过设置面向转子的中空通道的端部以使得所述端部相对于转子轴向间隔开，能够非常容易地确保在不同蒸汽压力水平下的蒸汽抽取。
[0014]在根据本发明的密封衬套支架的优选实施方式中，密封衬套支架的特征在于，密封衬套支架在通道中的至少一个通道中设置有密封构件，所述密封构件设置在能够分配给壳体中的开口的相应通道的那个端部处。密封衬套支架能够关于汽轮机的转子的轴对准以确保密封衬套抵靠转子的气密密封。由于汽轮机的壳体与密封衬套支架之间的温度差，在汽轮机的制造期间以及在汽轮机的运转期间，在密封衬套支架与汽轮机的壳体之间必须存在间隙以用于这些必要的对准程序。否则，对准所必要的密封衬套支架的移动被汽轮机的壳体阻碍并且不能够实现对准。密封构件允许在汽轮机的壳体与密封衬套支架之间在最终对准期间的一些移动，而不丧失密封衬套支架中的通道与通道所能分配的壳体中的开口之间的蒸汽气密连接。因此，除了能够使得密封衬套支架相对于汽轮机的转子的轴对准之外，还能够进一步实现根据本发明的密封衬套支架的所有优点。
[0015]此外，根据本发明的进一步改进，密封衬套支架的密封构件设置有孔口，特别地设置有基本上圆柱形的孔口。在该孔口中，抽取的蒸汽能够从密封衬套支架中的通道输送到汽轮机的壳体中的指定开口。以此方式，蒸汽被输送到密封构件内，同时，密封构件的外部部分用于气密密封。通过将蒸汽输送到密封构件内，仅仅需要单个结构部件来实现蒸汽的输送和气密密封这两者。这是在密封衬套支架以及整个汽轮机的制造上的简化。
[0016]根据本发明的另一优选改进，可以提供一种密封衬套支架，所述密封衬套支架的特征在于，至少一个密封构件设置有两个密封表面，其中一个密封表面分配给密封衬套支架中的通道，另一个密封表面被构造成使得所述另一个密封表面能够分配给汽轮机的壳体中的对应开口。这将密封构件的密封功能分成两半，其中一半用于密封衬套支架的通道中的气密密封，另一半用于能够实现壳体的开口中的气密密封。如果密封衬套构件必须相对于壳体移动，例如在对准过程期间必须相对于壳体移动，上述构造是有利的。两个密封表面中的每个密封表面能够单独确保其气密密封，并且因此相对于单个密封表面而言提高总的气密性。
[0017]根据本发明的密封衬套支架还能够通过包括下述密封构件而改进，所述密封构件的特征在于，两个密封表面设置为沿着密封构件彼此间隔开，以使得密封构件的尺寸较小的区段定位在密封表面之间。沿着密封构件的长度，设置尺寸较大的密封表面、尺寸较小的区段以及尺寸较大的密封表面。特别地，尺寸较小的区段既不接触密封衬套支架也不接触涡轮的壳体。由此，能够以非常简单的方式进一步减小例如在对准程序期间密封衬套构件与涡轮的壳体之间的相对移动的阻碍。
[0018]根据本发明的非常优选的改进，提供下述密封衬套支架，所述密封衬套支架的特征在于，两个密封表面为球形部段，特别地为对称的球形部段。进一步优选地，密封表面的尺寸构造成使得所述密封表面以绕其圆周的方式接触密封衬套支架中的通道的侧壁并且能够接触壳体中的开口的侧壁。为了实现这一点，可以协调通道和开口以及相应的密封表面的特殊尺寸。因此，通道和开口必须是至少部分地圆柱形、锥形或者球形。通过将密封表面构造为球形部段，特别是对称的球形部段，能够确保在密封衬套支架与壳体相对运动期间和/或之后，相应的密封表面保持与通道的相应侧壁或者壳体连续地接触。因此，由密封构件提供的密封不受这种相对运动影响。能够始终确保密封的气密性。因此，密封表面的特殊构造是实现上述这一点的非常简单的且划算的方式。特别地，不需要其他结构元件来确保由密封构件提供的密封的连续气密性。
[0019]而且，根据本发明的密封衬套支架可以被构造成使得密封构件至少部分地由钢、特别是抗蠕变钢构成。密封构件将直接接触抽取的蒸汽。该蒸汽能够达到几百摄氏度(V )的温度。因此，使用钢、特别是抗蠕变钢确保了密封构件的寿命增加并且因此确保了整个设备的寿命增加。
[0020]根据本发明的非常优选的改进，密封衬套支架提供在密封衬套支架的两个通道中的单独的密封构件。这具有下述优点:即使在密封衬套构件与壳体相对运动期间和之后，例如在对准程序期间，也能够确保两个蒸汽管道的气密性。
[0021]根据本发明的第二方面，该目的由下述汽轮机解决，所述汽轮机至少包括具有轴的转子、壳体以及密封衬套支架。特别地，根据本发明的汽轮机的特征在于，所述密封衬套支架根据本发明的第一方面构造。使用这种密封衬套