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摘要
申请专利号:

CN200980101311.4

申请日:

2009.03.27

公开号:

CN101952557A

公开日:

2011.01.19

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):F01D 25/24申请公布日:20110119|||实质审查的生效IPC(主分类):F01D 25/24申请日:20090327|||公开

IPC分类号:

F01D25/24; F01D25/26

主分类号:

F01D25/24

申请人:

三菱重工业株式会社; 卵石床模块反应器有限公司

发明人:

山下匠生; 井上肇博; 松尾尊昭

地址:

日本东京

优先权:

2008.03.31 JP 2008-093753

专利代理机构:

中科专利商标代理有限责任公司 11021

代理人:

张成新

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内容摘要

本发明提供一种回转机械,为了降低回转机械的尺寸和为了提供其中能够实现回转机械可靠性和性能的改善的回转机械。通过分开大致圆筒形壳体(101)形成第一壳体(1)和第二壳体(2),在壳体内部包围旋转轴(4),转子叶片(11)嵌入到旋转轴上,所述第一壳体和第二壳体通过在相对于旋转轴(4)的轴向方向的中间部分处将壳体(101)分成两个;第一连接凸缘(1A)和第二连接凸缘(2A)分别设置在第一壳体(1)和第二壳体(2)中的开口处;设置了第三连接凸缘(3A),其由壳体(101)包围,在保持定子叶片(10)并包围旋转轴(4)的大致圆筒形的叶片环(3)中定位在沿轴向方向的长度的中间部分处,并保持叶片环(3);通过将第三连接凸缘(3A)夹在第一连接凸缘(1A)和第二连接凸缘(2A)之间,第一壳体(1)、第二壳体(2)和叶片环(3)组装在一起。

权利要求书

1: 一种回转机械, 其中 : 通过将大致圆筒形壳体分成两个形成第一壳体和第二壳体, 在壳体内部包围旋转轴, 转子叶片嵌入到所述旋转轴中, 在相对于所述旋转轴的轴向方向的中间部分处将大致圆筒 形壳体分成两个 ; 第一连接凸缘和第二连接凸缘分别设置在所述第一壳体和第二壳体中的开口处 ; 设置第三连接凸缘, 所述第三连接凸缘被所述壳体包围, 所述第三连接凸缘定位在保 持定子叶片并包围所述旋转轴的大致圆筒形的叶片环的沿所述轴向方向的长度的中间部 分处, 并且所述第三连接凸缘保持所述叶片环 ; 通过将所述第三连接凸缘夹在所述第一连接凸缘和第二连接凸缘之间, 所述第一壳 体、 第二壳体和叶片环组装在一起。
2: 根据权利要求 1 所述的回转机械, 其中 : 通过大致圆锥形的接合构件相对于所述第三连接凸缘保持所述叶片环, 并且 在所述接合构件的叶片环侧处的内圆周面从工作流体中的高压侧突出至低压侧, 所述 工作流体在所述转子叶片和所述定子叶片之间流动。
3: 根据权利要求 1 或 2 所述的回转机械, 其中 : 所述第三连接凸缘的外圆周部包含在 所述第一连接凸缘和第二连接凸缘之间。
4: 根据权利要求 1 至 3 中的任一项所述的回转机械, 其中 : 在其中容纳所述壳体的压力容器设置在所述壳体的外面, 并且 具有压力高于在所述转子叶片和定子叶片之间流动的所述工作流体的压力的流体填 充在所述壳体和压力容器之间的空隙中。

说明书


回转机械

    【技术领域】
     本发明涉及用于蒸汽轮机、 燃气轮机等的回转机械。背景技术 通常, 用于蒸汽轮机或燃气轮机的壳体分成两个, 即, 上壳体和其中结合旋转轴的 下壳体, 并且这些壳体采用螺栓在水平表面上相互连接 ( 例如参见日本未审查实用新型申 请, 公开号 S60-195908)。
     可替换地, 在所谓 “罐状涡轮机” 的涡轮机中, 壳体作为一块一体地形成, 旋转轴 部从壳体的一个端部开口插入, 并且该端部开口通过紧固与设置在壳体内圆周上的螺纹部 接合的环首螺钉 (screw ring) 而气密封闭 ( 例如参见日本未审查实用新型申请, 公开号 S59-213907)。
     上述壳体结构的目标是确保整个设备相对于具有高温和高压的工作流体的刚性, 并防止工作流体泄露。
     在其中壳体如上所述在水平面上分成两个的壳体结构中, 上壳体和下壳体在其水 平面的整个圆周上设置有接合凸缘, 接合凸缘从壳体的水平面的整个圆周上突出, 并且因 此存在连接的外壳本身的尺寸增加的问题。
     而且, 当外壳尺寸增加时, 存在的问题是整个涡轮机的质量增加, 并且材料和制造 成本增加。
     如果工作流体从上壳体和下壳体之间的接合表面上泄露, 担心的是影响涡轮机的 性能。然而, 当壳体在水平面上分成两个时, 接合表面在壳体的水平面的整个圆周上延伸, 因此存在的问题是工作流体从其泄露的范围增加。在上述结构中, 由于旋转轴的穿透部位 于壳体的接合表面上, 则存在工作流体容易泄露的问题。
     与壳体用接合凸缘设置在整个圆周上的情况相比, 在罐状壳体结构中, 可以认为 工作流体从其泄露的范围可以降低。然而, 上述其中外壳气密封闭的结构仅可以用于相对 小的涡轮机, 并且这种结构必须用大型涡轮机中的设置有凸缘的结构更换。 在这种情况中, 存在的问题是, 凸缘和接合螺栓沿着轴向方向突出, 壳体的整体长度增加, 并且整个回转机 械的尺寸增加。
     例如, 在采用包括必须认真处理的某种材料的工作流体的涡轮机中, 不允许将工 作流体泄露到大气中。 因此, 提供了压力容器 ( 外壳 ), 其还覆盖所述壳体, 未被所述某种材 料污染的干净流体在大于压力容器和壳体之间的空隙中的工作流体的压力下注入, 由此防 止壳体中的流体泄露到外面 ( 参见图 5)。
     图 5 示出了上述涡轮机本体的壳体 101 容纳在压力容器 ( 外壳 )200 中的结构。 涡轮机的构成部分容纳在壳体 101( 未示出 ) 中。旋转轴 4 穿过壳体 101 和压力容器 200。 具有比涡轮机中的工作流体高的压力且不被某种材料污染的干净流体注入壳体 101 和压 力容器 200 之间的空隙 201, 以防止壳体 101 中的流体泄露到外面。 然而, 在上述结构中, 由 于壳体 101 的尺寸增加, 压力容器 200 的尺寸也增加。
     当上述涡轮机的内部被某种材料污染时, 与一般燃气轮机或蒸汽轮机不同, 由于 安全原因, 在其安装状态下, 涡轮机不能打开, 并且在工作地点不能检查。 因此, 在将每个涡 轮机壳体从涡轮机房移至特定的维护区域之后打开并检查涡轮机是必要的。在这种情况 中, 存在的问题是, 由于壳体尺寸增加, 则难以确定房间的刚性, 并且极大地影响吊起壳体 的起重机能力。
     在上述罐形壳体结构中, 保持涡轮机定子叶片的叶片环主要地支撑在端部开口 处。然而, 在这种状态中, 叶片环以悬臂方式支撑。特别是在大型涡轮机中, 当叶片环以悬 臂方式支撑时, 叶片环的悬突体形成为较长, 因此存在的问题是中心不能被充分地保持, 并 且旋转部和静止部之间的沿轴向方向的热膨胀差的影响增加。 发明内容
     本发明已经被完成以解决上述问题, 并且本发明的目的是提供可以降低尺寸并且 可以增加可靠性和性能的回转机械。
     为了实现上述目标, 本发明提供下述装置。
     在根据本发明的一个方面的涡轮机的壳体结构中, 设置第一壳体和第二壳体, 在 其内部包围旋转轴, 转子叶片嵌入到旋转轴上, 第一壳体和第二壳体通过在相对于旋转轴 的轴向方向的中间部分处将大致圆筒形的壳体分成两个而形成 ; 第一连接凸缘和第二连接 凸缘分别设置在第一壳体和第二壳体中的开口处 ; 设置了第三连接凸缘, 其由壳体包围, 在 保持定子叶片并包围旋转轴的大致圆筒形的叶片环中定位在沿轴向方向的长度的中间部 分处, 并保持叶片环 ; 通过将第三连接凸缘夹在第一连接凸缘和第二连接凸缘之间, 第一壳 体、 第二壳体和叶片环组装在一起。 根据上述方面, 壳体例如在与旋转轴交叉的分界面上沿轴向方向分成两个, 与壳 体在水平面上 ( 例如在沿着旋转轴延伸的分界面上 ) 分成两个的情况相比, 壳体的尺寸可 以降低。
     更具体地, 当壳体在水平面上分成两个时, 用于相互紧固分开的壳体的连接凸缘 从壳体的整个外围向外延伸。在常规蒸汽轮或燃气轮机中, 在垂直于旋转轴的垂直面上分 成两个的壳体的截面面积小于在水平面上分成两个的壳体的水平截面。因此, 与在水平面 上分成两个的壳体相比, 在沿轴向方向分成两个 ( 第一壳体和第二壳体 ) 的壳体中, 连接凸 缘的突出范围可以形成为较小。在这种结构中, 壳体尺寸可以降低。
     根据上述方面, 在组装第一壳体、 第二壳体和叶片环时, 沿与轴向方向交叉的方 向, 更优选地, 沿大致垂直的方向, 从叶片环上延伸的第三连接凸缘夹在沿轴向方向分开的 第一壳体的第一连接凸缘和第二壳体的第二连接凸缘之间。在这种情况中, 叶片环的悬突 可以降低。
     更具体地, 与日本未审查专利申请公开号 S59-213907 中描述的罐状结构相比, 通 过经由沿轴向方向位于叶片环的大致中间部分的第三连接凸缘保持叶片环, 叶片环的悬突 可以降低。在这种结构中, 叶片环相对于旋转轴的中心保持精度增强了。而且, 由于在沿轴 向方向的大致中间部分处支撑叶片环, 则叶片环沿轴向方向的热伸长可以均匀地分布。
     在上述方面中, 优选的是, 设置在叶片环和壳体之间的连接构件的内圆周侧从工 作流体的高压侧朝向至低压侧突出。换句话说, 优选的是, 连接构件为圆锥形构件, 其设置
     在叶片环和第三连接凸缘之间, 并且从工作流体的高压侧倾斜至低压侧, 工作流体径向向 外围绕旋转轴的转子叶片和定子叶片之间流动。
     在这种结构中, 由于连接构件用作压力容器的端板, 连接构件的强度增强了。
     根据上述方面, 壳体沿轴向方向分成两个。 因此, 与壳体在水平面上分成两个的情 况相比, 工作流体到壳体外部的泄露和另一流体到壳体中的流入降低了。 也就是说, 在旋转 轴的穿入部分中没有凸缘接合表面, 工作流体到壳体外部的泄露和另一流体到壳体中的流 入降低了。
     在上述方面中, 第三连接凸缘的夹在沿轴向方向分开的第一和第二壳体的第一和 第二连接凸缘之间的外圆周面可以包围在第一和第二连接凸缘之间。换句话说, 第一连接 凸缘和第二连接凸缘可以在围绕旋转轴的径向外部相互直接地连接, 并且第一连接凸缘和 第二连接凸缘可以在内部径向连接夹在第一连接凸缘和第二连接凸缘之间的第三连接凸 缘。
     在这种结构中, 仅一个凸缘连接表面设置在壳体的外圆周面上, 并且接合表面的 范围可以降低。 因此, 工作流体到壳体外部的泄露和另一流体到壳体中的流入进一步降低。
     在上述方面中, 优选的是, 在其中容纳壳体的压力容器设置在壳体的外面, 并且具 有压力高于在转子叶片和定子叶片之间流动的工作流体高的压力的流体填充在壳体和压 力容器之间的空隙中。
     根据上述方面, 通过在壳体和压力容器之间的空隙中注入具有压力比工作流体的 压力高的流体, 防止工作流体流入空隙。因此, 防止工作流体流到壳体外面。
     根据本发明的回转机械, 壳体沿轴向方向分成两个, 具有下述效果 : 壳体和在其中 包围壳体的压力容器 ( 外壳 ) 的尺寸可以降低, 工作流体到壳体外部的泄露和另一流体到 壳体中的流入降低, 回转机械的可靠性和性能增强。
     而且, 叶片环相对于旋转轴的中心的保持精度增强, 且回转机械的可靠性增强。 附图说明
     图 1 为用于描述根据本发明的第一实施例的燃气轮机的总体结构的示意图。 图 2A 为壳体结构的轴向两块结构的示意性俯视图。 图 2B 为壳体结构的轴向两块结构的轴向示意性侧视图。 图 3A 为壳体结构的水平两块结构的示意性俯视图。 图 3B 为壳体结构的水平两块结构的轴向示意性侧视图。 图 4 为用于描述根据本发明的第二实施例的燃气轮机的总体结构的示意图。 图 5 为用于描述其中燃气轮机的壳体容纳在压力容器中的结构的示意图。具体实施方式
     第一实施方式
     将参考图 1-5 描述具有根据本发明实施方式的燃气轮机的壳体结构和具有这种 壳体结构的燃气轮机。
     图 1 为用于描述根据本发明的第一实施例的燃气轮机的总体结构的示意图。
     如图 1 所示, 燃气轮机 ( 回转机械 )100 包括构成燃气轮机 100 的外形的壳体 101、在其内圆周上保持涡轮机定子叶片 10 的叶片环 3、 其上嵌入涡轮机转子叶片 11 的旋转轴 4、 向涡轮机定子叶片 10 的第一级提供工作流体的进口涡管部 5、 从涡轮机转子叶片 11 的最 后级排放的工作流体流入其中的排放涡管部 6。
     在燃气轮机 100 中, 工作流体由涡轮机定子叶片 10 加速, 涡轮机转子叶片 11 由加 速的工作流体吹动, 并且工作流体的热能转化成机械转动能。旋转轴 4 旋转, 因此获得动 力。通常设置有多个涡轮机定子叶片 10 和涡轮机转子叶片 11。
     如图 1 所示, 壳体 101 构成燃气轮机 100 的外形。叶片环 3、 旋转轴 4、 进口涡管部 5 和排放涡管部 6 容纳在壳体 101 中。壳体 101 大致上在沿着旋转轴 4 的方向的中间部处 分成两个, 即高压壳体 1( 第一壳体 ) 和低压壳体 2( 第二壳体 )。
     壳体 1 和 2 大致上为圆筒形构件, 其一端封闭。换句话说, 壳体 1 和 2 为有底的圆 筒形构件, 或所谓的罐形构件。壳体 1 和 2 的开口端的外圆周部分别具有凸缘 1A 和 2A。壳 体 1 和 2 的开口端相对抵接, 壳体 1 和 2 用随后将描述的叶片环 3 的插入凸缘 1A 和 2A 之 间的凸缘 3A 相互固定。
     旋转轴 4 插入其中的通孔 7 形成在壳体 1 和 2 的封闭端上。管子插入其中的开口 8 设置在壳体 1 和 2 的柱面上。工作流体流入或流出管子。 如图 1 所示, 叶片环 3 与壳体 1 和 2 一起围绕旋转轴 4, 构成燃气轮机 100 并支撑 涡轮机定子叶片 10。
     叶片环 3 包括围绕旋转轴线 L 沿着轴向方向延伸的大致为圆筒形的构件、 设置在 最外圆周部上的凸缘 3A、 以及由凸缘 3A 穿孔大致圆筒形的叶片环构件的大致圆锥形的连 接构件 3B 和夹在凸缘 1A 和 2A 之间的凸缘 3A。涡轮机定子叶片 10 保持在叶片环 3 的内圆 周上。凸缘 3A 大致位于叶片环 3 的轴向长度的中央。
     涡轮机转子叶片 11 嵌入旋转轴 4 中, 并且如图 1 所示, 涡轮机转子叶片 11 用由涡 轮机定子叶片 10 加速的工作流体吹动, 使得旋转轴 4 围绕旋转轴线 L 旋转并被驱动。 通常, 多个涡轮机定子叶片 10 和多个涡轮机转子叶片 11 交替地设置, 但熟知的结构可以应用于 此, 没有特殊限制。
     如图 1 所示, 工作流体流过进口涡管部 5 和排放涡管部 6。进口涡管部 5 将工作流 体供给至涡轮机定子叶片 10 的第一级, 从涡轮机转子叶片 11 的最后一级排放的工作流体 流入排放涡管部 6。
     接下来将描述具有上述结构的燃气轮机 100 的运转。
     如图 1 所示, 在高温煤气炉中, 加热至高温的工作流体流入燃气轮机 100 的进口涡 管部 5。已经流入进口涡管部 5 的工作流体流入环形沟槽 31, 并沿圆周方向以大致恒定的 流量流入圆筒形沟槽 32。 已经流入圆筒形沟槽 32 的工作流体引向涡轮机定子叶片 10 的第 一级。
     如图 1 所示, 涡轮机转子叶片 11 通过流动工作流体而旋转并被驱动, 由转子叶片 11 提取的旋转驱动力传递至旋转轴 4。由转子叶片 11 提取旋转驱动力并且温度降低的工 作流体从涡轮机转子叶片 11 的最后一级排出。
     已经从涡轮机转子叶片 11 的最后一级排出的工作流体流入排放涡管部 6 的圆筒 形沟槽 32 中, 如图 1 所示, 并流向环形沟槽 31。已经流入环形沟槽 31 的工作流体从排放涡 管部 6, 即从燃气轮机 100 排出, 并通过每个系统再次引入高温煤气炉中。
     根据上述结构, 与在水平面上分成两个的壳体相比, 在壳体 101 沿轴向方向分成 两个的情况中, 壳体 101 的尺寸可以降低。更具体地, 用于将分开的壳体 1 和 2 相互紧固的 凸缘 1A 和 1B 从壳体 101 的整个圆周上向外突出。然而, 与其中壳体在水平面上分成两个 的结构相比, 由于沿轴向方向垂直的截面的面积小于水平截面的面积, 在轴向分成两个的 壳体中的凸缘的突出的范围可以做得较小。
     图 2A、 2B、 3A 和 3B 示意性地示出了上述结构。
     图 2A 和 2B 以轴向两块结构示出了燃气轮机的壳体结构, 且分别为从轴向方向观 看时的俯视图和侧视图。阴影部分 1A 和 1B 表示设置在沿轴向方向分开的壳体 1 和 2 上的 连接凸缘, 并且连接凸缘从壳体 1 和 2 上突出。壳体 101 的总长度定义为 L1, 壳体 101 的直 径定义为 D1。在通常的燃气轮机中, L1 大于 D1。在这里, 当圆筒形压力容器设置在壳体 1 和 2 外面时, 压力容器的外形用于链式双虚线 200 示出, 并且它的长度定义为 L2, 它的直径 定义为 D2。
     图 3A 和 3B 示出了其中壳体在水平面上分成两个的燃气轮机的壳体结构, 并且分 别为从轴向方向观看时的俯视图和侧视图。阴影部分 111A 和 111B 表示分别设置在位于在 水平面上分开的壳体中的上侧的壳体 111( 上壳体 ) 和位于下侧的壳体 112( 下壳体 ) 上的 连接凸缘, 并且连接凸缘径向向外突出, 并从围绕旋转轴线 L 的壳体 111 和壳体 112 上轴向 向外突出。壳体 101 的总长度定义为 L1, 壳体 101 的直径定义为 D1。在本身为相同形状的 燃气轮机中, 其中壳体轴向分成两个 ( 本实施方式的结构 ) 的情况的 L1 和 D1 和其中壳体 在水平面上分成两个的情况的总长度和直径相同。当圆筒形压力容器设置在壳体 111 和壳 体 112 外面时, 压力容器的外形用链式双虚线 210 示出, 并且它的长度定义为 L3, 它的直径 定义为 D3。 从附图中明显看出的是, 图 2A 和 2B 中示出轴向两块结构 ( 本实施方式的机构 ) 的 阴影部分的区域小于图 3A 和 3B 中示出的水平两块结构 ( 常规结构 ) 的阴影部分的区域。 也就是说, 凸缘突出的范围小。
     还在压力容器设置在壳体 101 外面的情况中, 虽然轴向两块结构的直径 D2 和水平 两块结构的直径 D3 彼此相等, 但轴向两块结构的长度 L2 通过凸缘突出的宽度相对于水平 两块结构的长度 L3 可以降低。
     在这种结构中, 壳体 101 尺寸可以减小, 材料成本和制造成本可以降低, 整个燃气 轮机 100 的质量可以降低。 因此, 变得容易移动燃气轮机 100, 用于检查或其它目的, 可维护 性增强。当压力容器 200 设置在燃气轮机 100 外面时, 燃气轮机的尺寸也可以减小, 材料成 本和制造成本可以降低, 燃气轮机房间尺寸可以降低。 在一般的燃气轮机中, 由于如上所述 长度 L1 长于直径 D1, 轴向两块结构导致壳体 101 的尺寸减小。
     根据上述结构, 通过将叶片环的凸缘 3A 夹在壳体 1 和 2 的连接凸缘 1A 和 2A 之间, 将壳体 1 和 2 以及叶片环 3 组装在一起。于是, 叶片环 3 的悬突可以降低。更具体地, 当叶 片环 3 相对于壳体保持在沿轴向方向的大致中间部分时, 与罐状结构相比, 叶片环 3 的悬突 可以降低。在这种结构中, 叶片环 3 相对于旋转轴 4 的中心保持精度增强。而且, 由于叶片 环 3 支撑在沿轴向方向的大致中间部分处, 则叶片环 3 的轴向热伸长可以均匀分布, 燃气轮 机 100 的可靠性增强。
     根据上述结构, 叶片环 3 的连接构件 3B 用作压力容器中的端板。由壳体 1 和叶片
     环 3 围绕的区域 12 位于工作流体入口上, 由壳体 2 和叶片环 3 围绕的区域 13 位于工作流 体出口。因此, 区域 12 中的压力高于区域 13 中的压力。因此, 当连接构件 3 的沿径向方向 的内圆周从高压区域 12 突出至低压区域 13 时, 连接构件 3B 的耐压力增强。
     虽然在本实施方式中连接构件 3B 为大致圆锥形的构件, 但连接构件 3B 可以具有 曲面, 只要它用作端板。在由于区域 12 和 13 之间的压力差导致要求连接构件 3B 的强度相 对小的情况中, 连接构件 3B 可以为平板类型的, 并且其形状没有特别限制。
     根据上述结构, 与水平两块结构相比, 当壳体 101 沿轴向方向分成两个时, 工作流 体到外部的泄露和由另一流体的卷吸引起的从外部到壳体中的流入可以降低。更具体地, 由于在旋转轴的穿入部分上没有设置凸缘接合表面, 工作流体到外部外部的泄露和另一流 体到壳体中的流入进一步降低。
     根据上述结构, 与壳体在水平面上分成两个相比, 通过沿轴向方向将壳体 101 分 成两个, 由工作流体的压力施加至分开的表面的连接凸缘的内部压力载荷可以均匀化并降 低。
     当壳体在水平面上分成两个时, 由于如上所述在壳体中存在高压部分和低压部 分, 施加至连接凸缘的内部压力载荷根据位置改变。 因此, 在设计用于紧固凸缘的螺栓的强 度或凸缘本身的强度时, 需要考虑这种改变。当壳体 101 沿轴向方向分成两个时, 由于施加 至凸缘 1A 和 2A 的载荷沿圆周方向变为恒定, 变得容易设计凸缘和紧固螺栓的强度。如图 2A、 2B、 3A 和 3B 中示意性示出的那样, 施加至凸缘的内部压力载荷也可以降低。
     在轴向两块结构中, 凸缘接合部分的压力接收面积 A1 大致上由下述等式 (1) 计 A1 = π×D1/4 (1) 其中, π 表示圆周率。 在水平两块结构中, 凸缘接合部分的压力接收面积 A2 大致上由下述等式 (2) 计 A2 = L1×D1 (2) 在这种情况中, 由于 π ≈ 3.14 且 L1 > D1, 可以发现, 根据下述方程式 (3), A1 小算:
     算:
     于 A2 : A1 = π×D12/4 < D12 < L1×D1 = A2 (3)
     当施加至轴向两块结构和水平两块结构中的分界面的压力通过平均高压部分的 压力和低压部分的压力 ( 二者彼此相等 ) 而获得, 则施加至凸缘的内部压力载荷由压力接 收面积确定。因此, 内部压力载荷在轴向两块结构中较低。
     第二实施方式
     图 4 为用于描述根据本发明第二实施例的燃气轮机的整体结构的示意图。本实施 例的燃气轮机的主要结构与第一实施例的主要结构相同, 第三连接凸缘的保持结构与第一 实施例的不同。在本实施例中, 将参照图 4 仅描述第三连接凸缘的保持结构, 其它构成元件 的描述将不再重复。与第一实施例的构成元件相同的构成元件用于相同的附图标记表示, 将不再重复其描述。
     在第二实施例中, 如图 4 所示, 凸缘 3A 的夹在通过将燃气轮机 300 的壳体 101 分 成两个而获得的壳体 1 和 2 的凸缘 1A 和 1B 之间的外圆周面结合在凸缘 1A 和 1B 之间。
     在第一实施例中, 凸缘 3A 夹在壳体 1 和 2 的凸缘 1A 和 2A 之间。因此, 在壳体 101 的外圆周上提供了两个凸缘接合面。另一方面, 根据第二实施例的结构, 由于凸缘 3A 的外 圆周部 3C 结合在凸缘 1A 和 2A 之间, 凸缘 1A 和 2A 在壳体 101 的外圆周上直接相互接合。 在这种结构中, 接合位置的数量为一个, 接合表面的周长可以降低至大致一半。因此, 工作 流体到壳体外部的泄露和另一流体到壳体中的流入降低了。
     根据上述结构, 轴向两块结构中的凸缘接合部的截面的周长相对于水平两块结构 的凸缘接合部的截面的周长较短。与壳体在水平面上分成两个的情况相比, 当壳体 101 沿 轴向方向分成两个时, 接合表面的范围可以降低。 因此, 工作流体到壳体外部的泄露和另一 流体到壳体中的流入降低了。
     图 2A、 2B、 3A 和 3B 示意性地示出了上述结构。
     还如第一实施例所描述的那样, 图 2A 和 2B 示出了轴向两块结构的燃气轮机的壳 体结构, 并且分别为从轴向方向观看时的俯视图和侧视图。阴影部分 1A 和 1B 表示设置在 沿轴向方向分成两个的壳体 1 和 2 上的连接凸缘。在通常的燃气轮机中, 壳体 101 的长度 L1 大于直径 D1。凸缘接合部的截面的周长 L10 大致上由下述等式 (4) 计算 :
     L10 = π×D1 (4)
     其中, π 表示圆周率。
     图 3A 和 3B 示出了在水平面上分成两个的燃气轮机的壳体结构, 并且分别为从轴 向方向观看时的俯视图和侧视图。阴影部分 111A 和 111B 表示分别设置在在水平面上分开 的壳体 111 和壳体 112 上的连接凸缘。类似地, 当壳体 101 的总长度定义为 L1, 壳体的直径 定义为 D1 时, 凸缘接合部的截面的周长 L11 大致上由下述等式 (5) 计算 :
     L11 = 2×(L1+D1) (5)
     由于 π ≈ 3.14 且 L1 > D1, 可以发现, 根据下述方程式 (6), L10 小于 L11 :
     L10 = π×D1 < 2×(D1+D1) < 2×(L1+D1) = L11 (6)
     因此, 轴向两块结构中的凸缘接合部的截面的周长相对于水平两块结构的凸缘接 合部的截面的周长较短。与壳体在水平面上分成两个的情况相比, 当壳体 101 沿轴向方向 分成两个时, 接合表面的范围可以降低。 因此, 工作流体到壳体外部的泄露和另一流体到壳 体中的流入可以进一步降低, 并且因此, 可以增强燃气轮机 300 的可靠性。
     本发明的保护范围不限于上述实施方式, 在不背离本发明的主题的范围内, 可以 以各种方式对本发明进行修改。
     例如, 虽然本发明在上述实施方式中用于轴向流涡轮机, 但本发明不限于轴向流 涡轮机, 本发明也可以用于其它类型的涡轮机, 如离心型涡轮机和对角流涡轮机。
     本发明也可以用于另一类型的燃气轮机的通用回转机械, 其中空气用作工作流 体, 化石燃料的燃烧能用作热源, 蒸汽轮机、 压缩机或泵没有任何特殊的限制。

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1、10申请公布号CN101952557A43申请公布日20110119CN101952557ACN101952557A21申请号200980101311422申请日20090327200809375320080331JPF01D25/24200601F01D25/2620060171申请人三菱重工业株式会社地址日本东京申请人卵石床模块反应器有限公司72发明人山下匠生井上肇博松尾尊昭74专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人张成新54发明名称回转机械57摘要本发明提供一种回转机械,为了降低回转机械的尺寸和为了提供其中能够实现回转机械可靠性和性能的改善的回转机械。通过分开大致圆筒形。

2、壳体101形成第一壳体1和第二壳体2,在壳体内部包围旋转轴4,转子叶片11嵌入到旋转轴上,所述第一壳体和第二壳体通过在相对于旋转轴4的轴向方向的中间部分处将壳体101分成两个;第一连接凸缘1A和第二连接凸缘2A分别设置在第一壳体1和第二壳体2中的开口处;设置了第三连接凸缘3A,其由壳体101包围,在保持定子叶片10并包围旋转轴4的大致圆筒形的叶片环3中定位在沿轴向方向的长度的中间部分处,并保持叶片环3;通过将第三连接凸缘3A夹在第一连接凸缘1A和第二连接凸缘2A之间,第一壳体1、第二壳体2和叶片环3组装在一起。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010060986PCT申请的申请数据P。

3、CT/JP2009/0569292009032787PCT申请的公布数据WO2009/123301EN2009100851INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书7页附图5页CN101952562A1/1页21一种回转机械,其中通过将大致圆筒形壳体分成两个形成第一壳体和第二壳体,在壳体内部包围旋转轴,转子叶片嵌入到所述旋转轴中,在相对于所述旋转轴的轴向方向的中间部分处将大致圆筒形壳体分成两个;第一连接凸缘和第二连接凸缘分别设置在所述第一壳体和第二壳体中的开口处;设置第三连接凸缘,所述第三连接凸缘被所述壳体包围,所述第三连接凸缘定位在保持定子叶片并包围所述旋。

4、转轴的大致圆筒形的叶片环的沿所述轴向方向的长度的中间部分处,并且所述第三连接凸缘保持所述叶片环;通过将所述第三连接凸缘夹在所述第一连接凸缘和第二连接凸缘之间,所述第一壳体、第二壳体和叶片环组装在一起。2根据权利要求1所述的回转机械,其中通过大致圆锥形的接合构件相对于所述第三连接凸缘保持所述叶片环,并且在所述接合构件的叶片环侧处的内圆周面从工作流体中的高压侧突出至低压侧,所述工作流体在所述转子叶片和所述定子叶片之间流动。3根据权利要求1或2所述的回转机械,其中所述第三连接凸缘的外圆周部包含在所述第一连接凸缘和第二连接凸缘之间。4根据权利要求1至3中的任一项所述的回转机械,其中在其中容纳所述壳体的。

5、压力容器设置在所述壳体的外面,并且具有压力高于在所述转子叶片和定子叶片之间流动的所述工作流体的压力的流体填充在所述壳体和压力容器之间的空隙中。权利要求书CN101952557ACN101952562A1/7页3回转机械技术领域0001本发明涉及用于蒸汽轮机、燃气轮机等的回转机械。背景技术0002通常,用于蒸汽轮机或燃气轮机的壳体分成两个,即,上壳体和其中结合旋转轴的下壳体,并且这些壳体采用螺栓在水平表面上相互连接例如参见日本未审查实用新型申请,公开号S60195908。0003可替换地,在所谓“罐状涡轮机”的涡轮机中,壳体作为一块一体地形成,旋转轴部从壳体的一个端部开口插入,并且该端部开口通过。

6、紧固与设置在壳体内圆周上的螺纹部接合的环首螺钉SCREWRING而气密封闭例如参见日本未审查实用新型申请,公开号S59213907。0004上述壳体结构的目标是确保整个设备相对于具有高温和高压的工作流体的刚性,并防止工作流体泄露。0005在其中壳体如上所述在水平面上分成两个的壳体结构中,上壳体和下壳体在其水平面的整个圆周上设置有接合凸缘,接合凸缘从壳体的水平面的整个圆周上突出,并且因此存在连接的外壳本身的尺寸增加的问题。0006而且,当外壳尺寸增加时,存在的问题是整个涡轮机的质量增加,并且材料和制造成本增加。0007如果工作流体从上壳体和下壳体之间的接合表面上泄露,担心的是影响涡轮机的性能。然。

7、而,当壳体在水平面上分成两个时,接合表面在壳体的水平面的整个圆周上延伸,因此存在的问题是工作流体从其泄露的范围增加。在上述结构中,由于旋转轴的穿透部位于壳体的接合表面上,则存在工作流体容易泄露的问题。0008与壳体用接合凸缘设置在整个圆周上的情况相比,在罐状壳体结构中,可以认为工作流体从其泄露的范围可以降低。然而,上述其中外壳气密封闭的结构仅可以用于相对小的涡轮机,并且这种结构必须用大型涡轮机中的设置有凸缘的结构更换。在这种情况中,存在的问题是,凸缘和接合螺栓沿着轴向方向突出,壳体的整体长度增加,并且整个回转机械的尺寸增加。0009例如,在采用包括必须认真处理的某种材料的工作流体的涡轮机中,不。

8、允许将工作流体泄露到大气中。因此,提供了压力容器外壳,其还覆盖所述壳体,未被所述某种材料污染的干净流体在大于压力容器和壳体之间的空隙中的工作流体的压力下注入,由此防止壳体中的流体泄露到外面参见图5。0010图5示出了上述涡轮机本体的壳体101容纳在压力容器外壳200中的结构。涡轮机的构成部分容纳在壳体101未示出中。旋转轴4穿过壳体101和压力容器200。具有比涡轮机中的工作流体高的压力且不被某种材料污染的干净流体注入壳体101和压力容器200之间的空隙201,以防止壳体101中的流体泄露到外面。然而,在上述结构中,由于壳体101的尺寸增加,压力容器200的尺寸也增加。说明书CN1019525。

9、57ACN101952562A2/7页40011当上述涡轮机的内部被某种材料污染时,与一般燃气轮机或蒸汽轮机不同,由于安全原因,在其安装状态下,涡轮机不能打开,并且在工作地点不能检查。因此,在将每个涡轮机壳体从涡轮机房移至特定的维护区域之后打开并检查涡轮机是必要的。在这种情况中,存在的问题是,由于壳体尺寸增加,则难以确定房间的刚性,并且极大地影响吊起壳体的起重机能力。0012在上述罐形壳体结构中,保持涡轮机定子叶片的叶片环主要地支撑在端部开口处。然而,在这种状态中,叶片环以悬臂方式支撑。特别是在大型涡轮机中,当叶片环以悬臂方式支撑时,叶片环的悬突体形成为较长,因此存在的问题是中心不能被充分地保。

10、持,并且旋转部和静止部之间的沿轴向方向的热膨胀差的影响增加。发明内容0013本发明已经被完成以解决上述问题,并且本发明的目的是提供可以降低尺寸并且可以增加可靠性和性能的回转机械。0014为了实现上述目标,本发明提供下述装置。0015在根据本发明的一个方面的涡轮机的壳体结构中,设置第一壳体和第二壳体,在其内部包围旋转轴,转子叶片嵌入到旋转轴上,第一壳体和第二壳体通过在相对于旋转轴的轴向方向的中间部分处将大致圆筒形的壳体分成两个而形成;第一连接凸缘和第二连接凸缘分别设置在第一壳体和第二壳体中的开口处;设置了第三连接凸缘,其由壳体包围,在保持定子叶片并包围旋转轴的大致圆筒形的叶片环中定位在沿轴向方向。

11、的长度的中间部分处,并保持叶片环;通过将第三连接凸缘夹在第一连接凸缘和第二连接凸缘之间,第一壳体、第二壳体和叶片环组装在一起。0016根据上述方面,壳体例如在与旋转轴交叉的分界面上沿轴向方向分成两个,与壳体在水平面上例如在沿着旋转轴延伸的分界面上分成两个的情况相比,壳体的尺寸可以降低。0017更具体地,当壳体在水平面上分成两个时,用于相互紧固分开的壳体的连接凸缘从壳体的整个外围向外延伸。在常规蒸汽轮或燃气轮机中,在垂直于旋转轴的垂直面上分成两个的壳体的截面面积小于在水平面上分成两个的壳体的水平截面。因此,与在水平面上分成两个的壳体相比,在沿轴向方向分成两个第一壳体和第二壳体的壳体中,连接凸缘的。

12、突出范围可以形成为较小。在这种结构中,壳体尺寸可以降低。0018根据上述方面,在组装第一壳体、第二壳体和叶片环时,沿与轴向方向交叉的方向,更优选地,沿大致垂直的方向,从叶片环上延伸的第三连接凸缘夹在沿轴向方向分开的第一壳体的第一连接凸缘和第二壳体的第二连接凸缘之间。在这种情况中,叶片环的悬突可以降低。0019更具体地,与日本未审查专利申请公开号S59213907中描述的罐状结构相比,通过经由沿轴向方向位于叶片环的大致中间部分的第三连接凸缘保持叶片环,叶片环的悬突可以降低。在这种结构中,叶片环相对于旋转轴的中心保持精度增强了。而且,由于在沿轴向方向的大致中间部分处支撑叶片环,则叶片环沿轴向方向的。

13、热伸长可以均匀地分布。0020在上述方面中,优选的是,设置在叶片环和壳体之间的连接构件的内圆周侧从工作流体的高压侧朝向至低压侧突出。换句话说,优选的是,连接构件为圆锥形构件,其设置说明书CN101952557ACN101952562A3/7页5在叶片环和第三连接凸缘之间,并且从工作流体的高压侧倾斜至低压侧,工作流体径向向外围绕旋转轴的转子叶片和定子叶片之间流动。0021在这种结构中,由于连接构件用作压力容器的端板,连接构件的强度增强了。0022根据上述方面,壳体沿轴向方向分成两个。因此,与壳体在水平面上分成两个的情况相比,工作流体到壳体外部的泄露和另一流体到壳体中的流入降低了。也就是说,在旋转。

14、轴的穿入部分中没有凸缘接合表面,工作流体到壳体外部的泄露和另一流体到壳体中的流入降低了。0023在上述方面中,第三连接凸缘的夹在沿轴向方向分开的第一和第二壳体的第一和第二连接凸缘之间的外圆周面可以包围在第一和第二连接凸缘之间。换句话说,第一连接凸缘和第二连接凸缘可以在围绕旋转轴的径向外部相互直接地连接,并且第一连接凸缘和第二连接凸缘可以在内部径向连接夹在第一连接凸缘和第二连接凸缘之间的第三连接凸缘。0024在这种结构中,仅一个凸缘连接表面设置在壳体的外圆周面上,并且接合表面的范围可以降低。因此,工作流体到壳体外部的泄露和另一流体到壳体中的流入进一步降低。0025在上述方面中,优选的是,在其中容。

15、纳壳体的压力容器设置在壳体的外面,并且具有压力高于在转子叶片和定子叶片之间流动的工作流体高的压力的流体填充在壳体和压力容器之间的空隙中。0026根据上述方面,通过在壳体和压力容器之间的空隙中注入具有压力比工作流体的压力高的流体,防止工作流体流入空隙。因此,防止工作流体流到壳体外面。0027根据本发明的回转机械,壳体沿轴向方向分成两个,具有下述效果壳体和在其中包围壳体的压力容器外壳的尺寸可以降低,工作流体到壳体外部的泄露和另一流体到壳体中的流入降低,回转机械的可靠性和性能增强。0028而且,叶片环相对于旋转轴的中心的保持精度增强,且回转机械的可靠性增强。附图说明0029图1为用于描述根据本发明的。

16、第一实施例的燃气轮机的总体结构的示意图。0030图2A为壳体结构的轴向两块结构的示意性俯视图。0031图2B为壳体结构的轴向两块结构的轴向示意性侧视图。0032图3A为壳体结构的水平两块结构的示意性俯视图。0033图3B为壳体结构的水平两块结构的轴向示意性侧视图。0034图4为用于描述根据本发明的第二实施例的燃气轮机的总体结构的示意图。0035图5为用于描述其中燃气轮机的壳体容纳在压力容器中的结构的示意图。具体实施方式0036第一实施方式0037将参考图15描述具有根据本发明实施方式的燃气轮机的壳体结构和具有这种壳体结构的燃气轮机。0038图1为用于描述根据本发明的第一实施例的燃气轮机的总体结。

17、构的示意图。0039如图1所示,燃气轮机回转机械100包括构成燃气轮机100的外形的壳体101、说明书CN101952557ACN101952562A4/7页6在其内圆周上保持涡轮机定子叶片10的叶片环3、其上嵌入涡轮机转子叶片11的旋转轴4、向涡轮机定子叶片10的第一级提供工作流体的进口涡管部5、从涡轮机转子叶片11的最后级排放的工作流体流入其中的排放涡管部6。0040在燃气轮机100中,工作流体由涡轮机定子叶片10加速,涡轮机转子叶片11由加速的工作流体吹动,并且工作流体的热能转化成机械转动能。旋转轴4旋转,因此获得动力。通常设置有多个涡轮机定子叶片10和涡轮机转子叶片11。0041如图1。

18、所示,壳体101构成燃气轮机100的外形。叶片环3、旋转轴4、进口涡管部5和排放涡管部6容纳在壳体101中。壳体101大致上在沿着旋转轴4的方向的中间部处分成两个,即高压壳体1第一壳体和低压壳体2第二壳体。0042壳体1和2大致上为圆筒形构件,其一端封闭。换句话说,壳体1和2为有底的圆筒形构件,或所谓的罐形构件。壳体1和2的开口端的外圆周部分别具有凸缘1A和2A。壳体1和2的开口端相对抵接,壳体1和2用随后将描述的叶片环3的插入凸缘1A和2A之间的凸缘3A相互固定。0043旋转轴4插入其中的通孔7形成在壳体1和2的封闭端上。管子插入其中的开口8设置在壳体1和2的柱面上。工作流体流入或流出管子。。

19、0044如图1所示,叶片环3与壳体1和2一起围绕旋转轴4,构成燃气轮机100并支撑涡轮机定子叶片10。0045叶片环3包括围绕旋转轴线L沿着轴向方向延伸的大致为圆筒形的构件、设置在最外圆周部上的凸缘3A、以及由凸缘3A穿孔大致圆筒形的叶片环构件的大致圆锥形的连接构件3B和夹在凸缘1A和2A之间的凸缘3A。涡轮机定子叶片10保持在叶片环3的内圆周上。凸缘3A大致位于叶片环3的轴向长度的中央。0046涡轮机转子叶片11嵌入旋转轴4中,并且如图1所示,涡轮机转子叶片11用由涡轮机定子叶片10加速的工作流体吹动,使得旋转轴4围绕旋转轴线L旋转并被驱动。通常,多个涡轮机定子叶片10和多个涡轮机转子叶片1。

20、1交替地设置,但熟知的结构可以应用于此,没有特殊限制。0047如图1所示,工作流体流过进口涡管部5和排放涡管部6。进口涡管部5将工作流体供给至涡轮机定子叶片10的第一级,从涡轮机转子叶片11的最后一级排放的工作流体流入排放涡管部6。0048接下来将描述具有上述结构的燃气轮机100的运转。0049如图1所示,在高温煤气炉中,加热至高温的工作流体流入燃气轮机100的进口涡管部5。已经流入进口涡管部5的工作流体流入环形沟槽31,并沿圆周方向以大致恒定的流量流入圆筒形沟槽32。已经流入圆筒形沟槽32的工作流体引向涡轮机定子叶片10的第一级。0050如图1所示,涡轮机转子叶片11通过流动工作流体而旋转并。

21、被驱动,由转子叶片11提取的旋转驱动力传递至旋转轴4。由转子叶片11提取旋转驱动力并且温度降低的工作流体从涡轮机转子叶片11的最后一级排出。0051已经从涡轮机转子叶片11的最后一级排出的工作流体流入排放涡管部6的圆筒形沟槽32中,如图1所示,并流向环形沟槽31。已经流入环形沟槽31的工作流体从排放涡管部6,即从燃气轮机100排出,并通过每个系统再次引入高温煤气炉中。说明书CN101952557ACN101952562A5/7页70052根据上述结构,与在水平面上分成两个的壳体相比,在壳体101沿轴向方向分成两个的情况中,壳体101的尺寸可以降低。更具体地,用于将分开的壳体1和2相互紧固的凸缘。

22、1A和1B从壳体101的整个圆周上向外突出。然而,与其中壳体在水平面上分成两个的结构相比,由于沿轴向方向垂直的截面的面积小于水平截面的面积,在轴向分成两个的壳体中的凸缘的突出的范围可以做得较小。0053图2A、2B、3A和3B示意性地示出了上述结构。0054图2A和2B以轴向两块结构示出了燃气轮机的壳体结构,且分别为从轴向方向观看时的俯视图和侧视图。阴影部分1A和1B表示设置在沿轴向方向分开的壳体1和2上的连接凸缘,并且连接凸缘从壳体1和2上突出。壳体101的总长度定义为L1,壳体101的直径定义为D1。在通常的燃气轮机中,L1大于D1。在这里,当圆筒形压力容器设置在壳体1和2外面时,压力容器。

23、的外形用于链式双虚线200示出,并且它的长度定义为L2,它的直径定义为D2。0055图3A和3B示出了其中壳体在水平面上分成两个的燃气轮机的壳体结构,并且分别为从轴向方向观看时的俯视图和侧视图。阴影部分111A和111B表示分别设置在位于在水平面上分开的壳体中的上侧的壳体111上壳体和位于下侧的壳体112下壳体上的连接凸缘,并且连接凸缘径向向外突出,并从围绕旋转轴线L的壳体111和壳体112上轴向向外突出。壳体101的总长度定义为L1,壳体101的直径定义为D1。在本身为相同形状的燃气轮机中,其中壳体轴向分成两个本实施方式的结构的情况的L1和D1和其中壳体在水平面上分成两个的情况的总长度和直径。

24、相同。当圆筒形压力容器设置在壳体111和壳体112外面时,压力容器的外形用链式双虚线210示出,并且它的长度定义为L3,它的直径定义为D3。0056从附图中明显看出的是,图2A和2B中示出轴向两块结构本实施方式的机构的阴影部分的区域小于图3A和3B中示出的水平两块结构常规结构的阴影部分的区域。也就是说,凸缘突出的范围小。0057还在压力容器设置在壳体101外面的情况中,虽然轴向两块结构的直径D2和水平两块结构的直径D3彼此相等,但轴向两块结构的长度L2通过凸缘突出的宽度相对于水平两块结构的长度L3可以降低。0058在这种结构中,壳体101尺寸可以减小,材料成本和制造成本可以降低,整个燃气轮机1。

25、00的质量可以降低。因此,变得容易移动燃气轮机100,用于检查或其它目的,可维护性增强。当压力容器200设置在燃气轮机100外面时,燃气轮机的尺寸也可以减小,材料成本和制造成本可以降低,燃气轮机房间尺寸可以降低。在一般的燃气轮机中,由于如上所述长度L1长于直径D1,轴向两块结构导致壳体101的尺寸减小。0059根据上述结构,通过将叶片环的凸缘3A夹在壳体1和2的连接凸缘1A和2A之间,将壳体1和2以及叶片环3组装在一起。于是,叶片环3的悬突可以降低。更具体地,当叶片环3相对于壳体保持在沿轴向方向的大致中间部分时,与罐状结构相比,叶片环3的悬突可以降低。在这种结构中,叶片环3相对于旋转轴4的中心。

26、保持精度增强。而且,由于叶片环3支撑在沿轴向方向的大致中间部分处,则叶片环3的轴向热伸长可以均匀分布,燃气轮机100的可靠性增强。0060根据上述结构,叶片环3的连接构件3B用作压力容器中的端板。由壳体1和叶片说明书CN101952557ACN101952562A6/7页8环3围绕的区域12位于工作流体入口上,由壳体2和叶片环3围绕的区域13位于工作流体出口。因此,区域12中的压力高于区域13中的压力。因此,当连接构件3的沿径向方向的内圆周从高压区域12突出至低压区域13时,连接构件3B的耐压力增强。0061虽然在本实施方式中连接构件3B为大致圆锥形的构件,但连接构件3B可以具有曲面,只要它用。

27、作端板。在由于区域12和13之间的压力差导致要求连接构件3B的强度相对小的情况中,连接构件3B可以为平板类型的,并且其形状没有特别限制。0062根据上述结构,与水平两块结构相比,当壳体101沿轴向方向分成两个时,工作流体到外部的泄露和由另一流体的卷吸引起的从外部到壳体中的流入可以降低。更具体地,由于在旋转轴的穿入部分上没有设置凸缘接合表面,工作流体到外部外部的泄露和另一流体到壳体中的流入进一步降低。0063根据上述结构,与壳体在水平面上分成两个相比,通过沿轴向方向将壳体101分成两个,由工作流体的压力施加至分开的表面的连接凸缘的内部压力载荷可以均匀化并降低。0064当壳体在水平面上分成两个时,。

28、由于如上所述在壳体中存在高压部分和低压部分,施加至连接凸缘的内部压力载荷根据位置改变。因此,在设计用于紧固凸缘的螺栓的强度或凸缘本身的强度时,需要考虑这种改变。当壳体101沿轴向方向分成两个时,由于施加至凸缘1A和2A的载荷沿圆周方向变为恒定,变得容易设计凸缘和紧固螺栓的强度。如图2A、2B、3A和3B中示意性示出的那样,施加至凸缘的内部压力载荷也可以降低。0065在轴向两块结构中,凸缘接合部分的压力接收面积A1大致上由下述等式1计算0066A1D1/410067其中,表示圆周率。0068在水平两块结构中,凸缘接合部分的压力接收面积A2大致上由下述等式2计算0069A2L1D120070在这种。

29、情况中,由于314且L1D1,可以发现,根据下述方程式3,A1小于A20071A1D12/4D12L1D1A230072当施加至轴向两块结构和水平两块结构中的分界面的压力通过平均高压部分的压力和低压部分的压力二者彼此相等而获得,则施加至凸缘的内部压力载荷由压力接收面积确定。因此,内部压力载荷在轴向两块结构中较低。0073第二实施方式0074图4为用于描述根据本发明第二实施例的燃气轮机的整体结构的示意图。本实施例的燃气轮机的主要结构与第一实施例的主要结构相同,第三连接凸缘的保持结构与第一实施例的不同。在本实施例中,将参照图4仅描述第三连接凸缘的保持结构,其它构成元件的描述将不再重复。与第一实施例。

30、的构成元件相同的构成元件用于相同的附图标记表示,将不再重复其描述。0075在第二实施例中,如图4所示,凸缘3A的夹在通过将燃气轮机300的壳体101分成两个而获得的壳体1和2的凸缘1A和1B之间的外圆周面结合在凸缘1A和1B之间。说明书CN101952557ACN101952562A7/7页90076在第一实施例中,凸缘3A夹在壳体1和2的凸缘1A和2A之间。因此,在壳体101的外圆周上提供了两个凸缘接合面。另一方面,根据第二实施例的结构,由于凸缘3A的外圆周部3C结合在凸缘1A和2A之间,凸缘1A和2A在壳体101的外圆周上直接相互接合。在这种结构中,接合位置的数量为一个,接合表面的周长可以。

31、降低至大致一半。因此,工作流体到壳体外部的泄露和另一流体到壳体中的流入降低了。0077根据上述结构,轴向两块结构中的凸缘接合部的截面的周长相对于水平两块结构的凸缘接合部的截面的周长较短。与壳体在水平面上分成两个的情况相比,当壳体101沿轴向方向分成两个时,接合表面的范围可以降低。因此,工作流体到壳体外部的泄露和另一流体到壳体中的流入降低了。0078图2A、2B、3A和3B示意性地示出了上述结构。0079还如第一实施例所描述的那样,图2A和2B示出了轴向两块结构的燃气轮机的壳体结构,并且分别为从轴向方向观看时的俯视图和侧视图。阴影部分1A和1B表示设置在沿轴向方向分成两个的壳体1和2上的连接凸缘。

32、。在通常的燃气轮机中,壳体101的长度L1大于直径D1。凸缘接合部的截面的周长L10大致上由下述等式4计算0080L10D140081其中,表示圆周率。0082图3A和3B示出了在水平面上分成两个的燃气轮机的壳体结构,并且分别为从轴向方向观看时的俯视图和侧视图。阴影部分111A和111B表示分别设置在在水平面上分开的壳体111和壳体112上的连接凸缘。类似地,当壳体101的总长度定义为L1,壳体的直径定义为D1时,凸缘接合部的截面的周长L11大致上由下述等式5计算0083L112L1D150084由于314且L1D1,可以发现,根据下述方程式6,L10小于L110085L10D12D1D12L。

33、1D1L1160086因此,轴向两块结构中的凸缘接合部的截面的周长相对于水平两块结构的凸缘接合部的截面的周长较短。与壳体在水平面上分成两个的情况相比,当壳体101沿轴向方向分成两个时,接合表面的范围可以降低。因此,工作流体到壳体外部的泄露和另一流体到壳体中的流入可以进一步降低,并且因此,可以增强燃气轮机300的可靠性。0087本发明的保护范围不限于上述实施方式,在不背离本发明的主题的范围内,可以以各种方式对本发明进行修改。0088例如,虽然本发明在上述实施方式中用于轴向流涡轮机,但本发明不限于轴向流涡轮机,本发明也可以用于其它类型的涡轮机,如离心型涡轮机和对角流涡轮机。0089本发明也可以用于另一类型的燃气轮机的通用回转机械,其中空气用作工作流体,化石燃料的燃烧能用作热源,蒸汽轮机、压缩机或泵没有任何特殊的限制。说明书CN101952557ACN101952562A1/5页10图1说明书附图CN101952557ACN101952562A2/5页11图2A图2B说明书附图CN101952557ACN101952562A3/5页12图3A图3B说明书附图CN101952557ACN101952562A4/5页13图4说明书附图CN101952557ACN101952562A5/5页14图5说明书附图CN101952557A。

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