汽轮机的制作方法

本实用新型涉及机械技术领域，特别涉及汽轮机。

背景技术：

从热力循环来看，降低汽轮机背压有助于提高汽轮机的发电效率。汽轮机的背压通常远低于当地大气压，为防止空气漏入汽轮机的低压缸而破坏真空，可在汽轮机低压级设置轴端密封。对于轴封设计，密封件在径向方向上允许少量碰磨，但在轴向方向上不允许碰磨。

考虑到低压缸和转子的性质不同，如两者的换热系数、热容量、性质、材料等不同，使得机组高温下运行时，两者的轴向胀差不同，故进行汽轮机轴端密封设计时，需要考虑转静轴向胀差。

技术实现要素：

本实用新型提供了汽轮机，能够补偿转静轴向胀差。

本实用新型提供了汽轮机，包括：透平主轴、低压级轴端密封组件、排气锥、密封环、支撑环、轴承座、轴承、内缸、进气口和低压缸；

其中，所述密封环的第一端与所述排气锥相连，所述支撑环的第一端与所述低压级轴端密封组件相连，所述轴承座分别与所述低压级轴端密封组件和所述轴承相连，所述轴承和所述透平主轴相连；

所述密封环的第二端的两侧面上均设置有耐磨涂层；

所述支撑环的第二端设置有环槽；

所述密封环的第二端可插接于所述环槽中，并使得所述耐磨涂层与所述环槽的侧壁相接触；

在所述支撑环的任一轴向横截面上，对应于所述侧壁的第一边和第二边均平行于所述透平主轴的中心轴线；

在所述密封环的任一轴向横截面上，对应于所述两侧面的第三边和第四边均平行于所述透平主轴的中心轴线；

所述内缸与所述透平主轴之间形成有主流道，使得来自所述进气口的工作蒸汽在所述主流道中膨胀做功，以驱动所述透平主轴旋转；

所述低压缸和所述排气锥之间形成有排气段，用于排出经膨胀做功后的所述工作蒸汽。

进一步地，所述密封环的轴向横截面呈L形，其中，所述密封环的第一端对应于L形的短边，所述密封环的第二端对应于L形的长边。

进一步地，所述支撑环的轴向横截面呈带凹型缺口的L形；

所述侧壁均垂直于所述环槽的槽底壁；

所述侧壁的轴向宽度等于所述耐磨涂层的轴向宽度。

进一步地，所述密封环与所述排气锥的连接方式、所述支撑环与所述低压级轴端密封组件的连接方式、所述低压级轴端密封组件与所述轴承座的连接方式中的任意一种或多种连接方式，均为螺栓连接方式。

进一步地，所述耐磨涂层的厚度不大于3mm。

进一步地，所述密封环的中心轴线、所述支撑环的中心轴线和所述透平主轴的中心轴线相重合。

本实用新型提供的汽轮机包括透平主轴、分别与支撑环和轴承座相连的低压级轴端密封组件、排气锥、与排气锥相连的密封环、设置有环槽的支撑环、轴承座、分别与轴承座和透平主轴相连的轴承、与透平主轴之间形成有主流道的内缸、进气口、和排气锥之间形成有排气段的低压缸。密封环的第二端的两侧面上均设置有耐磨涂层，该第二段可插接于环槽中并使得耐磨涂层与环槽的侧壁相接触；支撑环任一轴向横截面上对应于该侧壁的两边、密封环任一轴向横截面上对应于该两侧面的两边，均平行于透平主轴的中心轴线。机组高温下运行时，基于轴向胀差的存在，密封环的第二端在环槽中的插接长短对应可变，以补偿转静轴向胀差。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一个实施例提供的一种汽轮机的示意图；

图2是本实用新型一个实施例提供的另一种汽轮机的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1及图2所示，本实用新型一个实施例提供了一种汽轮机，包括：透平主轴1、低压级轴端密封组件2、排气锥3、密封环4、支撑环5、轴承座6、轴承7、内缸、进气口和低压缸；

其中，所述密封环4的第一端与所述排气锥3相连，所述支撑环5的第一端与所述低压级轴端密封组件2相连，所述轴承座6分别与所述低压级轴端密封组件2和所述轴承7相连，所述轴承7和所述透平主轴1相连；

所述密封环4的第二端的两侧面上均设置有耐磨涂层8；

所述支撑环5的第二端设置有环槽9；

所述密封环4的第二端可插接于所述环槽9中，并使得所述耐磨涂层8与所述环槽9的侧壁相接触；

在所述支撑环5的任一轴向横截面上，对应于所述侧壁的第一边和第二边均平行于所述透平主轴1的中心轴线；

在所述密封环4的任一轴向横截面上，对应于所述两侧面的第三边和第四边均平行于所述透平主轴1的中心轴线；

所述内缸与所述透平主轴1之间形成有主流道，使得来自所述进气口的工作蒸汽在所述主流道中膨胀做功，以驱动所述透平主轴1旋转；

所述低压缸和所述排气锥3之间形成有排气段，用于排出经膨胀做功后的所述工作蒸汽。

本实用新型实施例提供的汽轮机包括透平主轴、分别与支撑环和轴承座相连的低压级轴端密封组件、排气锥、与排气锥相连的密封环、设置有环槽的支撑环、轴承座、分别与轴承座和透平主轴相连的轴承、与透平主轴之间形成有主流道的内缸、进气口、和排气锥之间形成有排气段的低压缸。密封环的第二端的两侧面上均设置有耐磨涂层，该第二段可插接于环槽中并使得耐磨涂层与环槽的侧壁相接触；支撑环任一轴向横截面上对应于该侧壁的两边、密封环任一轴向横截面上对应于该两侧面的两边，均平行于透平主轴的中心轴线。机组高温下运行时，基于轴向胀差的存在，密封环的第二端在环槽中的插接长短对应可变，以补偿转静轴向胀差。

详细地，通过在汽轮机低压端设置低压级轴端密封组件，以起到端部轴封作用，从而可以防止空气漏入低压缸而破坏真空。由于密封件一旦发生轴向碰磨，将损伤透平主轴，进而严重影响汽轮机运行安全，故在轴封设计时，密封件在径向方向上允许少量碰磨，但在轴向方向上不允许碰磨。

详细地，内缸和透平主轴间可以存在有主流道，工作蒸汽可以经进气口以注入到该主流道中，并在主流道中膨胀做功以驱动透平主轴旋转。

详细地，低压缸和排气锥间可以存在有排气段，经膨胀做功后的工作蒸汽作为乏汽，可以经这一排气段排出。

优选地，低压级轴端密封组件可以布置在靠近轴承座和轴承的位置处。其中，对于双流道汽轮机来说，可以在透平主轴两侧且靠近轴承座的位置处，分别设置一个低压级轴端密封组件。

请参考图1，低压级轴端密封组件和轴承座相连，并安装在靠近轴承座和轴承的位置处。优选地，这一连接方式可以为经螺栓进行连接。

详细地，若密封环和支撑环之间的连接方式也为螺栓连接，则在拆除轴承时，需要人为预先断开连接，才可将轴承拆除。比如，需要将轴承座与低压级轴端密封组件间的螺栓去除以使两者断开连接，或者需要将低压级轴端密封组件与支撑环间的螺栓去除以使两者断开连接，或者需要将密封环和支撑环间的螺栓去除以使两者断开连接。

而本实用新型实施例中，请参考图1，排气锥和密封环相连，轴承座经低压级轴端密封组件与支撑环相连，且密封环和支撑环之间经插接以实现连接，故在拆除轴承时，无需人为预先断开连接，即可将轴承拆除。具体地，拆除轴承时，通过拖拽与轴承相连的轴承座，支撑环和低压级轴端密封组件可随轴承座一同被拆除。

同理，安装轴承之后，无需人为恢复连接，密封环即可与支撑环插接相连。因此，本实用新型实施例中，在拆装推力轴承时，无需人为断开连接和恢复连接，故简化了装配流程，节省成本。

请参考图1，密封环和支撑环均可以为围绕透平主轴的环状结构。密封环与排气锥相连、支撑环和低压级轴端密封组件相连，故密封环的设有耐磨涂层的一端插接于支撑环的环槽中以起到密封作用时，即可构成一密封腔室，以防止外部空气流入低压缸。

在本实用新型一个实施例中，耐磨涂层可钎焊在密封环的第二端的两侧面上。

请参考图1及图2，密封环的第二端可插接于支撑环的环槽中，以使密封环和支撑环相连，但两者间的连接并非固定连接，密封环的第二端在环槽中的插接长度是可变的，或称密封环的第二端在环槽中可移动。

为补偿转静轴向胀差，这一移动方向可以与透平主轴的中心轴线相平行。基于此，可以限定上述第一边、第二边、第三边和第四边均平行于透平主轴的中心轴线。请参考图1及图2，展示了支撑环的一轴向横截面和密封环的一轴向横截面。支撑环的这一轴向横截面上，上述第一边和第二边可以分别对应于环槽的两个侧壁，密封环的这一轴向横截面上，上述第三边和第四边可以分别对应于密封环第二端的两个侧面。

本实用新型实施例中，基于密封环和支撑环的设计，可以补偿各运行工况下的汽轮机轴向胀差，以确保轴端密封保持良好的工作状态。

在本实用新型一个实施例中，密封环的第一端可以经螺栓以与排气锥相连。比如，请参考图1及图2，两图中位于左侧的点画线，即可以表示为用于螺栓连接的相应通孔的中心轴线。

在本实用新型一个实施例中，支撑环的第一端可以经螺栓以与低压级轴端密封组件相连。比如，请参考图1及图2，两图中位于右侧的点画线，同样可以表示为用于螺栓连接的相应通孔的中心轴线。

因此，在本实用新型一个实施例中，所述密封环4与所述排气锥3的连接方式、所述支撑环5与所述低压级轴端密封组件2的连接方式、所述低压级轴端密封组件2与所述轴承座6的连接方式中的任意一种或多种连接方式，均为螺栓连接方式。

在本实用新型一个实施例中，请参考图1及图2，所述密封环4的轴向横截面呈L形，其中，所述密封环4的第一端对应于L形的短边，所述密封环4的第二端对应于L形的长边。

详细地，排气锥与密封环的第一端相连时，相对于密封环的第一端来说，请参考图1及图2，排气锥的相应连接端，既可以位于临近轴承座位置处，也可以位于远离轴承座位置处。

密封环的轴向横截面除了可以呈L形外，在本实用新型另一实施例中，密封环的轴向横截面还可以呈T型。

在本实用新型一个实施例中，请参考图1及图2，所述支撑环5的轴向横截面呈带凹型缺口的L形；

所述侧壁均垂直于所述环槽9的槽底壁；

所述侧壁的轴向宽度等于所述耐磨涂层8的轴向宽度。

可以看出，这一凹型缺口即对应于上述环槽。

详细地，密封环的第二端插接于环槽中时，最大插接长度即可以等于环槽的槽深。如此，可以使耐磨涂层的轴向宽度等于环槽侧壁的轴向宽度，以保证良好的密封效果。

详细地，环槽的侧壁可以垂直于环槽的槽底壁，以使槽底两端为直角。基于此，对应地，密封环的第二端的端部两侧也可以为直角。

在本实用新型一个实施例中，所述耐磨涂层8的厚度不大于3mm。

在保证密封效果的同时，考虑到生产成本等因素，耐磨涂层的厚度可以不大于3mm。当然，耐磨涂层的厚度也不应过小，比如，可以限定耐磨涂层的厚度不小于0.5mm。比如，优选地，可以为1mm、2mm等。

在本实用新型一个实施例中，所述密封环4的中心轴线、所述支撑环5的中心轴线和所述透平主轴1的中心轴线相重合。

由于密封环和支撑环均为围绕透平主轴的环状结构，故优选地，两者均可以基于透平主轴而对称布置。

本实用新型各实施例提供的汽轮机，至少具有如下有益效果：

1、本实用新型实施例提供的汽轮机包括透平主轴、分别与支撑环和轴承座相连的低压级轴端密封组件、排气锥、与排气锥相连的密封环、设置有环槽的支撑环、轴承座、分别与轴承座和透平主轴相连的轴承、与透平主轴之间形成有主流道的内缸、进气口、和排气锥之间形成有排气段的低压缸。密封环的第二端的两侧面上均设置有耐磨涂层，该第二段可插接于环槽中并使得耐磨涂层与环槽的侧壁相接触；支撑环任一轴向横截面上对应于该侧壁的两边、密封环任一轴向横截面上对应于该两侧面的两边，均平行于透平主轴的中心轴线。机组高温下运行时，基于轴向胀差的存在，密封环的第二端在环槽中的插接长短对应可变，以补偿转静轴向胀差。

2、本实用新型实施例中，在拆装推力轴承时，无需人为断开连接和恢复连接，故简化了装配流程，节省成本。

3、本实用新型实施例中，基于密封环和支撑环的设计，可以补偿各运行工况下的汽轮机轴向胀差，以确保轴端密封保持良好的工作状态。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

最后需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，仅用于说明本实用新型的技术方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。