[发明专利]涡轮机壳体和用于组装具有涡轮机壳体的涡轮机的方法

说明书

本发明涉及一种用于涡轮机、特别是蒸汽涡轮机的涡轮机壳体(1)，包括：围绕涡轮机纵轴线(2)构造的前壳体区段(3)，前壳体区段具有第一前壳体子区段(3a)和第二前壳体子区段(3b)；围绕涡轮机纵轴线(2)构造的后壳体区段(4)，后壳体区段具有第一后壳体子区段(4a)和第二后壳体子区段(4b)。后壳体区段(4)沿流动方向(D)被布置在前壳体区段(3)后面，并且通过后壳体区段(4)的后垂直凸缘(6)在前壳体区段(3)的前垂直凸缘(7)处形成交叉接头(5)，后壳体区段(4)被固定到前壳体区段(3)。根据本发明，在前垂直凸缘(7)的区域中，在前壳体区段(3)上构造有围绕涡轮机纵轴线(2)的凸台(8)，该凸台(8)平行或至少基本平行于涡轮机纵轴线(2)延伸，并且沿流动方向(D)伸出前垂直凸缘(7)。在凸台(8)背向涡轮机纵轴线(2)的外侧(9)上布置有环绕的密封装置(10)，密封装置将凸台(8)相对于后壳体区段(4)密封。此外，本发明涉及一种用于组装具有根据本发明的涡轮机壳体的涡轮机的方法。

技术领域

本发明涉及一种多部件的涡轮机壳体，特别地用于蒸汽涡轮机，以及一种用于组装多部件的涡轮机壳体的方法，特别是用于蒸汽涡轮机。

背景技术

蒸汽涡轮机是这样一种流体机械，其被构造为将蒸汽的焓转换成动能。传统的蒸汽涡轮机包括涡轮机壳体，该涡轮机壳体包围使蒸汽通过的流动空间。在流动空间中布置有旋转安装的涡轮轴，涡轮轴具有多个转子叶片，这些转子叶片以连续布置的转子叶片环的形式固定在涡轮轴上。为了优化蒸汽在转子叶片的入流，蒸汽涡轮机包括导流叶片环，导流叶片环分别位于一个转子叶片环前边并且固定在涡轮机壳体上。由一个导流叶片环与一个对应的转子叶片环构成的组也称为涡轮级。

当蒸汽流过蒸汽涡轮机时，蒸汽释放一部分内能，该部分内能通过转子叶片转换成涡轮机轴的旋转能量。在这种情况下，蒸汽发生膨胀，从而在流过蒸汽涡轮机的每个涡轮级之后，蒸汽的压力和温度降低。因此，涡轮机壳体暴露于蒸汽入口和蒸汽出口之间的温度梯度。这尤其在紧凑型蒸汽涡轮机中会导致涡轮机壳体上非常高的负荷。

为了提高效率，在特定实施方式中，蒸汽涡轮机具有多个涡轮机部分，例如高压部分、中压部分和/或低压部分。为了进一步提高效率，这样的蒸汽涡轮机可以包括用于中间加热蒸汽的加热装置，使得例如离开高压部分的蒸汽可以在被供应到下游的涡轮机部分之前被加热装置加热。在此可以设置为，在两个涡轮机部分之间分别布置一个这样的加热装置。特别地，在具有这样的蒸汽的中间加热装置的蒸汽涡轮机中，沿着蒸汽涡轮机的涡轮机纵轴线发生严重的温度波动。首先，高压部分中的温度梯度地下降，然后由于中间加热而导致温度在过渡区域中突然增加。涡轮机壳体的位于高压部分的流出口和随后的中压部分或低压部分的流入口附近的区域暴露于特别强烈的温差中，特别是在紧凑型的蒸汽涡轮机的情况下。

出于更好的可制造性和组装性的原因，涡轮机壳体包括多个壳体部件，这些壳体部件通过形成分离接头而彼此连接成涡轮机壳体。涡轮机壳体经常包括壳体下部和壳体上部。涡轮机壳体还可以沿着涡轮机纵轴线具有多个壳体区段，使得高压部分和中压部分例如布置在不同的壳体区段中。该连接经常通过拧紧垂直凸缘(即壳体部分或壳体区段的凸缘)来实现，其中凸缘在横向于涡轮机纵轴线的平面上环形地延伸。

在涡轮机壳体例如包括至少一个前壳体区段(具有第一前壳体子区段和第二前壳体子区段)以及至少一个后壳体区段(具有第一后壳体子区段和第二后壳体子区段)的情况下，在四个壳体区段之间的一个对接位置处形成交叉接头。在涡轮机壳体的交叉接头，垂直凸缘和水平凸缘相遇。对于这种交叉接头，保证高的蒸汽密封性尤其成问题。由于高的温度负荷(例如温度波动、温度梯度或极端温度)以及大的压力负荷(例如压力波动、压力梯度或极端压力)，与不密封相关的在交叉接头处环境空气进入壳体或工作介质泄漏的风险会增加。特别地，较高的过压尤其会增加交叉接头处的泄漏风险。