专利名称：用于旋转机器的原子核低压封装壳体及壳体的制造方法
技术领域：
本发明涉及在旋转机器的转动和静止部件之间的密封。尤其是，本发明涉及一种原子核低压蒸汽轮机封装壳体(packing casing)设计，该壳体通过降低水平接合处扭曲而不易于泄漏。
背景技术：
在旋转机器如涡轮机中，在转动和静止部件之间提供密封。尤其是，通常弧形密封环部分(弧形密封部分)设置在静止部件中的环形凹槽中、与机器旋转轴同轴并因此与旋转部件的密封表面同轴。每个弧形密封环部分带有一个与旋转部件的密封表面相对的弧形密封面。
在典型的安装中，如图2-3所示，每个环型凹槽10、12为具有相互轴向朝向的定位凸缘并在其间限定了狭口的燕尾型。静止部件(壳体)通常沿限定静止壳体的上半部分和下半部分16、18的大致水平伸展的中线纵向分开。因此，半环形燕尾凹槽10、12接收弧形密封环部分。密封环区段类似地为燕尾型，具有一对相互轴向远离指向的凸缘以设置在燕尾型槽，而连接密封面和区段凸缘的颈部穿过由凹槽的定位凸缘限定的狭口。为了图示清楚并易于图示封装支座，忽略了传统密封环部分的图示。同样，为了简化而省略了转子结构的图示，但在图1中示出旋转轴。
传统的原子核低压蒸汽轮机封装壳体16、18通常由切割制造并由焊接在一起形成的钢板形成。该制品作为一个组件机加工，而用于形成定位封装环支座20、22的镗孔直径。封装环支座然后焊接于封装壳体制品。
该原子核低压蒸汽轮机封装壳体16、18易于受空气泄漏到内部的影响而对性能产生不利的影响。尤其是，因为传统的封装壳体由焊接在一起的板材形成，因此封装壳体的所有运动直接传输到水平接合处24、26。沿每个封装级具有热梯度并且该不平衡的热应变由此直接穿过水平接合处。随时间推移，封装壳体水平接合处将由于沿每个壳体的热梯度而变形。一旦接合处开始开启，蒸汽可泄漏通过并腐蚀通道使空气进入。
发明内容
本发明提供了一种降低水平接合处泄漏的原子核低压封装壳体。这可通过提供与壳体单独形成的密封环支座来完成，这样使得热应变负荷不传递到水平接合处。在本发明的实施例中，密封环支座放置在壳体的预制凹槽中适当位置处而不是直接焊接在壳体上。
因此，本发明体现在用于旋转机器的封装壳体，该封装壳体具有围绕轴可转动的部件，该封装壳体包括上半部分壳体；下半部分壳体；多个封装支座，每个所述的封装支座包括具有内周表面和外周表面的周边区段的一部分；每个所述的区段包括限定在所述的内周表面内以用来接收适当构型(complimentarily configured)的密封环的燕尾型狭口，所述封装支座围绕所述壳体半部分的圆周内周边设置，并且所述的封装支座基本不固定地附加在所述的壳体半部分上。
本发明还体现在一种用于具有围绕轴可转动地部件的旋转机器的封装壳体，该密封壳体包括上半部分壳体和下半部分壳体，每个所述的上半部分和下半部分壳体具有沿其圆周的内周边限定的多个凹槽；以及多个封装支座，每个所述的封装支座为周边区段的一部分，包括内周表面、限定在所述的内周表面内以接收适当构型(complimentarily configured)的密封环的燕尾型狭口、外周表面、以及从所述的外周表面径向突出的径向凸缘；所述径向凸缘尺寸定为并构造为安装在所述壳体半部分的相应凹槽中。
还提供了体现本发明的制造封装支座的方法。因此，本发明还体现在一种制造用于具有围绕轴可转动部件的旋转机器的封装壳体的方法，该方法包括提供多个封装支座，每个作为加工后的加工部件，每个所述封装支座为周围区段的一部分，具有内周表面、限定在所述的内周表面内以接收适当构型的密封环的燕尾型狭口、外周边表面、和从所述的外周边表面径向突出的径向凸缘；切割，成型和焊接钢板以生产上半部分和下半部分壳体装置；机加工所述上半部分和下半部分壳体制品为一镗孔直径，用于在其中定位封装环支座，由此产生上半部分和下半部分壳体；和沿每个所述的壳体上半部分和下半部分的圆周内周边成型和加工多个周边凹槽中至少一个，所述凹槽尺寸定为和并构造为接收所述封装支座的相应凸缘。
根据本发明的另一个特征，提供了通气和密封蒸汽通道的简化结构，以减小制造成本。根据该实施例，通气和密封蒸汽仅在底部四分之一进、出，而不是整个半个底部，使得封装机壳设计可以简化，从而降低制造和材料成本。
简化的蒸汽通道设计的优点在于封装壳体的上半部变得更简单且制造更廉价，这是因为它基本上为用于容纳封装支座的机壳。
通过结合附图对下面详述的本发明优选实施例的认真研究，本发明的这些和其他目的及优点将得到更完全认识和理解，其中图1为传统封装壳体的透视图；图2是图1中所示的封装壳体的横截面图；图3是示出传统水平接合处的封装壳体下半部的透视简图；图4是类似于图1的透视图，但图示了根据本发明第一实施例的封装壳体；图5是图4所示的封装壳体结构的横截面图；图6是根据图4-5的实施例的封装壳体下半部的平面图；图7为实施本发明的封装壳体上半部的放大的部分透视图；和图8为根据本发明第二实施例的封装壳体下半部的正视图。
具体实施例方式
图1-3表示传统的封装壳体的结构。如上所指出，传统封装壳体由切割制造并由焊接在一起的钢板形成。然后该装置作为一个部件机加工，而用来形成定位支座(carrier)上的镗孔直径。封装环支座(packing ringcarrier)20、22分别焊接到封装壳体16、18上，如图2和3具体所示。
如上所述，因为传统的封装壳体制成焊接在一起的板材并因为封装环支座焊接成封装壳体，封装的所有运动都传递到水平接合处。本发明提出通过与封装壳体单独地提供封装环支座来降低水平接合处的渗漏，从而热应变(thermal distortion)负荷将不会传递到水平接合处。
作为本发明第一实施例，原子核低压封装壳体借助于图4-7的示例来说明。为便于解释和理解，大致对应于上述传统封装壳体元件的封装壳体元件被指派以相应的附图标记，并增加100，但描述仅限于呈现出本发明结构和传统组件的差异部分。
如图5-7所示，封装环支座120、122分别配装在封装壳体上半部116、118预制的凹槽132、128中适当位置处，而不是直接焊接在封装壳体上半部。因此，在图5和6所示的实施例中，加工壳体下半部118以限定凹槽或狭口128，用以接收从封装支座122的外周表面140径向突出的相应尺寸和形状的凸缘或舌片130。图5和7还示出具有用于接收从封装支座120的外周表面142径向突出的凸缘或舌片134的狭口或凹槽132的上半部封装壳体116。如图4-7所示，封装支座120、122的内周表面144、146通常构造成具有燕尾型槽110、112，用于接收传统的密封环(packing ring)(未示出)。
因此密封环支座作为单独的环部分120、122设置，每个限定了加工过的加工部分。虽然封装支座具有位于各个凹槽中的凸缘或键128、130，但它们不牢固固定到壳体半部分116、118的其他部分上。因此，热应变负荷将不传递到水平接合处，并且将降低水平接合处随时间而扭曲的可能性。
封装支座上半部120安装在封装壳体上半部内并然后带有支座的整个上半部连接到下半部。每个封装支座120通过保持键(未示出)保持在其位置上。在封装支座每侧的定位销(dowel)控制上半部和下半部之间的配合，而密封键148使得沿各个支座的泄漏最小。在支座和壳体之间的表面进一步提供周边密封，特别是在舌片134和凹槽132的交界处，如图7所示。通过密封支座两侧的压差强迫这些表面匹配在一起。在支座和壳体上，表面的部分加工成紧密公差，使得当他们接触时形成封闭。
在所示的实施例中，增加水平接合处宽度使得提供密封键钮150以把泄漏降到最小。另外，通过采用三个螺栓替代螺钉可改进螺纹连接，并且定位螺栓可用于替代定位销来定位水平接合处的各半部分。增加密封键以通过终止光滑表面并提供对流动的阻碍来帮助降低沿接点的泄漏。通过使用螺栓替代螺钉，有可能得到可更好地将凸缘表面保持到一起的较高的预负载。再一次有可能使泄漏最小。另外，通过使用定位螺栓替代定位销，可得到附加的螺栓力，通过在接点两侧具有较高的力来再次将接合表面保持在一起。定位销(或定位螺栓)帮助将上半部和下半部对准在一起。这些都是对过去实践的改进。
如将要理解和明白的，实施本发明的封装壳体上半部和下半部可通过切割、成型、和焊接钢板以传统方式制造，以生产壳体上半部和下半部成品。如必要或期望，上半部和下半部成品然后加工成一镗孔直径，以在其中定位密封环支座，由此生产出上半部和下半部壳体。
沿上半部和下半部壳体中每一个的圆周内周边形成和/或加工用于接合封装支座的凸缘的周边凹槽。为完成这个制造过程，每个作为加工后的加工部件的多个封装支座围绕壳体半部的圆周内周边放置。如上所述，每个密封环支座为周边区段的一部分，具有内周边表面，燕尾型槽限定在内周边表面内，以接收适当结构(complimentarily configured)的密封环(未示出)；外周边表面；和从外周边表面径向突出的辐射状凸缘。
根据本发明的另一个特征，与图1-3的现有技术相比，可简化通气和蒸汽密封通道。关于这方面，如图4-5所示，在第一实施例中，壳体包括通气和密封通道路径136、138，类似于图1-3传统结构的通气和密封通道路径36、38。如图8所示，作为本发明第二实施例，可提供用于通气和密封蒸汽的通道236、238，仅在底部四分之一部分而不是整个底部进入或排出，使得可更容易和低廉制造封装壳体。本设计的优点在于封装壳体的上半部分变得更简单并且制造更低廉，这是因为它基本上为承载封装支座的壳体。另外，因为蒸汽只在四分之一部分进入，加工和制造得以简化，这是因为蒸汽通道不象原先结构那么复杂。
虽然本发明结合目前认为是最实际和最优选的实施例进行了描述，应当明白本发明不限于公开的实施例，相反，而是期望覆盖包含在权利要求书精神和范围内的各种改变和等同的配置。因此，虽然图5-7所示的封装壳体有三个封装支座120、122，应当明白根据封装壳体的结构和密封系统，可以具有更多的支座。
权利要求
1.一种用于具有围绕轴可转动的部件的旋转机器的封装壳体，包括上半部分壳体(116)；下半部分壳体(118)；以及多个封装支座(120、122)，每个所述封装支座包括周边区段的一部分，其具有内周表面(144、146)和外周表面(140、142)；每个所述区段包括限定在所述的内周表面内以用来接收适当构型的密封环的燕尾型狭口(110、112)，所述封装支座(120、122)围绕所述壳体半部分(116、118)圆周内周边设置，并且所述封装支座基本免于固定地附着于所述的壳体半部分。
2.如权利要求1所述的封装壳体，其中，所述上半部分和下半部分壳体(116、118)中每一个具有沿其所述内周边限定的多个凹槽(128、132)；径向凸缘(130、132)从每个所述的封装支座的所述外周表面(140、142)径向突出，所述径向凸缘尺寸确定为并构造为设置在所述壳体半部分的相应凹槽中。
3.如权利要求1所述的封装壳体，其中，每个所述的封装支座(120、122)通常为半圆形形状，以便与壳体半部分(116、118)的相应内周边接合。
4.如权利要求3所述的封装壳体，其中，所述上半部分和下半部分壳体在水平接合处(124、126；224、226)螺栓连接在一起，并且在所述水平接合处用定位销对准圆周抵靠的封装支座。
5.如权利要求1所述的封装壳体，其中，所述上半部分和下半部分壳体在水平接合处螺栓连接在一起，并且还包括轴向延伸的密封键(150)，该密封键设置成在所述水平接合处、在上半部分和下半部分壳体之间延伸。
6.如权利要求1所述的封装壳体，其中，所述下壳体部分包括向所述壳体的所述内周表面(146)开口的通气和蒸汽通道(136、138；236、238)；每个所述通气和蒸汽通道(236、238)限制于所述下壳体的相应的四分之一，使得所述通气和蒸汽通道彼此基本上不重叠。
7.一种用于具有围绕轴可转动的部件的旋转机器的封装壳体，包括上半部分壳体(116)和下半部分壳体(118)，每个所述的上半部分和下半部分壳体具有沿其圆周内周边限定的多个凹槽(128、132)；以及多个封装支座(120、122)，每个所述的封装支座包括周边区段的一部分，其具有内周表面(144、146)、限定在所述内周表面内以接收适当构型的密封环的燕尾型狭口(110、112)、外周表面(140、142)、和从所述外周表面径向突出的径向凸缘(130、134)，所述径向凸缘尺寸确定为并构造为安装在所述壳体半部分的相应凹槽中。
8.一种制造用于具有围绕轴可转动的部件的旋转机器的封装壳体的方法，包括提供多个封装支座(120、122)，每个作为加工后的加工部件，每个所述封装支座为周围区段的一部分，具有内周表面(144、146)、限定在所述的内周表面内以接收适当构型的密封环的燕尾型狭口(110、112)、外周边表面(140、142)、和从所述的外周边表面(130、134)径向突出的径向凸缘；切割，成型和焊接钢板以生产上半部分和下半部分壳体制品；机加工所述上半部分和下半部分壳体制品为镗孔直径，以在其中定位密封环支座，由此产生上半部分和下半部分壳体；以及沿每个所述上半部分和下半部分壳体的圆周内周边成型和加工多个周边凹槽(128、132)中的至少一个，所述凹槽尺寸确定为并构造为接收所述封装支座的相应凸缘。
9.如权利要求8所述的方法，其中，切割、成型和焊接步骤包括在所述下半部分壳体内形成向其内周表面开口的通气和密封蒸汽通道(236、238)，每个所述的排气和密封蒸汽通道限制在所述下半部分壳体的相应的四分之一，使得所述通气和蒸汽通道基本上不重叠。
10.如权利要求8所述的方法，还包括将周边邻接的封装壳体(120、122)用定位销对齐并在水平接合处(124、126)处螺栓连接所述上半部分和下半部分壳体(116、118)。
全文摘要
本发明公开了一种具有降低水平接合处泄漏的原子核低压封装壳体。这可通过提供与壳体单独形成的密封环支座(120、122)完成，这样使得热应变负荷不会传递到水平接合处(124、126)。在本发明的一个实施例中，密封环支座配装在壳体的预制凹槽(128、132)中而不是直接焊接在壳体上。根据本发明的另一个特征，通气或密封蒸汽进口或出口(236、238)只在底部四分之一而不是整个半个底部处，使得可简化封装机壳的设计，从而降低制造和材料成本。
文档编号F01D25/24GK1499046SQ20031011428
公开日2004年5月26日 申请日期2003年11月12日 优先权日2002年11月12日
发明者诺埃尔·J·拜利纳, 理查德·L·马泰斯, L 马泰斯, 诺埃尔 J 拜利纳 申请人:通用电气公司