專利名稱：一種轉(zhuǎn)轂式結(jié)構(gòu)的沖動式汽輪機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種汽輪機，特別是一種轉(zhuǎn)轂式結(jié)構(gòu)的沖動式汽輪機。
背景技術(shù)：
汽輪機是利用高溫、高壓蒸汽的內(nèi)能經(jīng)過渦輪膨脹做功來驅(qū)動發(fā)電機或泵、風(fēng)機、壓縮機等的動カ設(shè)備，在電廠、鋼鐵、石化等領(lǐng) 域應(yīng)用十分廣泛。汽輪機按工作原理可分為沖動式汽輪機和反動式汽輪機。沖動式汽輪機中蒸汽在每級中的焓降僅產(chǎn)生在隔板的噴嘴組中，動葉柵的前后由于沒有焓降故而壓カ相等，常做成盤式結(jié)構(gòu)，稱為輪盤。輪盤上開有平衡孔，保證輪盤兩側(cè)無軸向推力。輪盤套裝在主軸上，或者和主軸一起加工而成。汽輪機除了用在發(fā)電領(lǐng)域，還被大量使用在拖動機組中，用以驅(qū)動泵、風(fēng)機、壓縮機等，圖I為傳統(tǒng)的沖動式汽輪機剖面圖，整個汽輪機的通流部分由汽缸C與大氣隔開，形成封閉的汽室。新蒸汽進(jìn)入汽室后通過調(diào)節(jié)汽閥A控制進(jìn)汽量，然后進(jìn)入噴嘴組E中膨脹，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為動能，而后高速蒸汽流經(jīng)動葉柵做功，蒸汽的動能轉(zhuǎn)換為透平旋轉(zhuǎn)的機械能輸出到被驅(qū)動機。這種機組的隔板D是由隔板體和噴嘴E焊接構(gòu)成的，隔板D安裝在汽缸C上；轉(zhuǎn)子由主軸H和裝在主軸上的動葉片F(xiàn)組成，動葉F安裝在主軸上的輪盤G輪緣的槽子內(nèi)。一組噴嘴和一列動葉組成汽輪機的級，每級隔板中的噴嘴組和裝在輪盤上的動葉柵形成汽流的通道，將蒸汽的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機械能輸出到被驅(qū)動機。隨著被驅(qū)動機組要求的轉(zhuǎn)速越來越高，沖動式汽輪機的輪盤式結(jié)構(gòu)在空間布置及葉輪強度方面已不能滿足要求。特別在額定轉(zhuǎn)速超過12000r/min，工作轉(zhuǎn)速逼近或進(jìn)入轉(zhuǎn)子的臨界區(qū)，使機組振動大，壽命嚴(yán)重縮短，甚至機組不能正常開啟；且由于葉片的離心拉應(yīng)カ和轉(zhuǎn)速的平方成正比，在如此高的轉(zhuǎn)速下，如果采用常規(guī)葉輪、葉根結(jié)構(gòu)，葉輪強度和動葉強度都無法滿足安全要求，會由于動葉離心カ太大而導(dǎo)致葉輪、葉片斷裂，給整個汽輪驅(qū)動機組帶來毀滅性災(zāi)害。因此，研究ー種軸向距離短，轉(zhuǎn)子各部分強度、剛性好的沖動式汽輪機是十分有必要的。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在于，提供一種轉(zhuǎn)轂式結(jié)構(gòu)的沖動式汽輪機，該汽輪機的轉(zhuǎn)子具有很好的強度和剛度，完全能夠保證機組在12000r/min的轉(zhuǎn)速以上安全運行。為了達(dá)到上述目的，提高旋轉(zhuǎn)部件的強度、縮短軸向尺寸是問題的關(guān)鍵，本實用新型采取如下的技術(shù)解決方案一種轉(zhuǎn)轂式結(jié)構(gòu)的沖動式汽輪機，其特征在于，包括調(diào)節(jié)汽閥、噴嘴組、調(diào)節(jié)級動葉片、汽缸、噴嘴持環(huán)、噴嘴葉柵、動葉、主軸、后軸承、葉輪、前軸承、止推軸承和前軸承座，其中，調(diào)節(jié)汽閥安裝在通往汽缸的流道上，前軸承座和后軸承座位于汽缸的前、后兩端；前軸承座和后軸承座分別通過前軸承和后軸承支撐主軸；汽輪機的調(diào)節(jié)級上的多個噴嘴焊接組成噴嘴組，調(diào)節(jié)級對應(yīng)的主軸外圓周上設(shè)置葉輪，且葉輪與主軸為一體，噴嘴組安裝在汽缸上；調(diào)節(jié)級動葉片安裝在葉輪外圓；壓カ級對應(yīng)的主軸是呈輪轂型的轉(zhuǎn)子體主軸，動葉的葉根安裝在轉(zhuǎn)子體上的轉(zhuǎn)轂T形葉根槽內(nèi)；汽缸內(nèi)壁上固定有環(huán)狀的噴嘴持環(huán)，壓カ級的所有噴嘴均勻安裝在噴嘴持環(huán)的內(nèi)圓周上，形成噴嘴葉柵。本實用新型還包括如下其他技術(shù)特征 所述調(diào)節(jié)級動葉片的葉根為叉型葉根。壓カ級動葉的葉根為T形葉根。所述壓カ級的噴嘴的葉根采用T形葉根。所述動葉的葉片為沖動式葉片。相比于傳統(tǒng)的輪盤式汽輪機，本實用新型的優(yōu)點如下I、壓カ級沒有輪盤，節(jié)圓直徑減小，使得動葉片的離心拉應(yīng)カ減小，提高了動葉強度，也提高了汽輪機轉(zhuǎn)速變エ況的范圍；同時，由于壓カ級沒有輪盤，減小了轉(zhuǎn)子的附加質(zhì)量，還使得主軸直徑相應(yīng)增大，提高了轉(zhuǎn)子的剛度，提高轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速。2、轉(zhuǎn)轂結(jié)構(gòu)的壓力級采用全周進(jìn)汽，從而減小部分進(jìn)汽損失；由于各壓力級軸向間隙小，所以各級余速都能被下級利用，減小了余速損失；采用轉(zhuǎn)轂結(jié)構(gòu)避免了傳統(tǒng)輪盤式壓カ級強度設(shè)計難題，降低了加工制造成本，也使切削加工量減少。3、總體結(jié)構(gòu)緊湊,有利于高轉(zhuǎn)速安全運行。

圖I為傳統(tǒng)沖動式汽輪機的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標(biāo)號表示含義如下A—調(diào)節(jié)汽閥，B一調(diào)節(jié)級,C一汽缸,D一隔板,E一噴嘴,F—動葉,G一輪盤，H一主軸，I一止推軸承，J一前軸承，Kー后軸承，L一前軸承座，M—后軸承座。圖2為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各標(biāo)號表示含義如下1 ー調(diào)節(jié)汽閥，2—噴嘴組，3—調(diào)節(jié)級動葉片，4一汽缸,5—噴嘴持環(huán)，6—噴嘴,7一動葉,8—主軸,9一后軸承座，10—后軸承，11 一葉輪，12—前軸承，13—止推軸承，14一前軸承座。圖3是調(diào)節(jié)級和壓カ級所在位置的主軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進(jìn)ー步詳細(xì)地說明。
具體實施方式
如圖2所示，本實用新型的轉(zhuǎn)轂式結(jié)構(gòu)的沖動式汽輪機，包括調(diào)節(jié)汽閥I、噴嘴組2、調(diào)節(jié)級動葉片3、汽缸4、噴嘴持環(huán)5、噴嘴6、動葉7、主軸8、后軸承座9、后軸承10、葉輪11、前軸承12、止推軸承13和前軸承座14，其中，調(diào)節(jié)汽閥I安裝在通往汽缸4的流道上，前軸承座14和后軸承座9位于汽缸4的前、后兩端；前軸承座14和后軸承座9分別通過前軸承12和后軸承10支撐主軸8，用于承受主軸8的動靜載荷，保持主軸8的轉(zhuǎn)動中心與汽缸4中心間的位直關(guān)系。所述汽輪機的調(diào)節(jié)級與傳統(tǒng)的沖動式汽輪機的調(diào)節(jié)級的結(jié)構(gòu)相同汽輪機的調(diào)節(jié)級上的多個噴嘴焊接組成噴嘴組2，調(diào)節(jié)級對應(yīng)的主軸8外圓周上設(shè)置葉輪11，且葉輪11與主軸8為一體，噴嘴組2安裝在汽缸4上。調(diào)節(jié)級動葉片3的葉根為叉形葉根，調(diào)節(jié)級動葉片3安裝在葉輪11外圓周上的叉形葉根槽內(nèi)。汽輪機的壓カ級(調(diào)節(jié)級之外的其余各級)對應(yīng)的主軸8是呈輪轂型的轉(zhuǎn)子體主軸(如圖3所示)，動葉7的葉根(本實施例中采用T形葉根)安裝在主軸上的轉(zhuǎn)轂T形葉根槽內(nèi)，動葉7的葉片為沖動式葉片。汽缸4內(nèi)壁上固定有環(huán)狀的噴嘴持環(huán)5，壓カ級的所有噴嘴葉根(本實施例中采用T形葉根)均勻安裝在噴嘴持環(huán)5的內(nèi)圓周上，形成噴嘴葉柵6 (也稱壓カ級噴嘴組)。調(diào)節(jié)汽閥I用于調(diào)節(jié)進(jìn)汽量以保證汽輪機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定；汽缸4提供蒸汽進(jìn)出汽輪機的通道并用于固定噴嘴持環(huán)5 ;蒸汽在噴嘴組2和噴嘴葉柵6中實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，將蒸汽內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動能，后流經(jīng)動葉柵做功，蒸汽的動能轉(zhuǎn)換為透平旋轉(zhuǎn)機械能。止推軸承13通過支座安裝在前軸承座14中，采用止推軸承13抵消主軸8的軸向推力。本實用新型中，調(diào)節(jié)級采用葉輪結(jié)構(gòu)，壓カ級采用輪轂結(jié)構(gòu)，壓カ級間不設(shè)平衡孔，對于容積流量小的機組，可適當(dāng)減小壓カ級的葉片節(jié)圓直徑，增大葉高，從而減小葉高損失。本實用新型的工作原理如下蒸汽通過調(diào)節(jié)汽閥I進(jìn)入汽輪機流道，然后進(jìn)入汽缸4，當(dāng)流經(jīng)噴嘴組2和噴嘴葉 柵6時產(chǎn)生膨脹，蒸汽焓降低，速度増加，蒸汽在噴嘴組2和噴嘴葉柵6中實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化，將蒸汽內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動能進(jìn)入調(diào)節(jié)級動葉片3和動葉7做功，高速蒸汽流經(jīng)調(diào)節(jié)級動葉片3和動葉7時由于速度的改變產(chǎn)生一個沖動力，推動調(diào)節(jié)級動葉片3和動葉7做功轉(zhuǎn)換為透平的機械能，調(diào)節(jié)級動葉片3和動葉7帶動主軸8旋轉(zhuǎn),從而使汽輪機拖動所驅(qū)動的設(shè)備，做完功的乏汽從汽缸4的后排汽蝸殼排出汽輪機。
權(quán)利要求1.一種轉(zhuǎn)轂式結(jié)構(gòu)的沖動式汽輪機，其特征在于，包括調(diào)節(jié)汽閥(I)、噴嘴組(2)、調(diào)節(jié)級動葉片(3)、汽缸(4)、噴嘴持環(huán)(5)、噴嘴葉柵(6)、動葉(7)、主軸(8)、后軸承(10)、葉輪(11)、前軸承(12)、止推軸承(13 )和前軸承座(14 )，其中，調(diào)節(jié)汽閥(I)安裝在通往汽缸(4 )的流道上，前軸承座(14)和后軸承座(9)位于汽缸(4)的前、后兩端；前軸承座(14)和后軸承座(9)分別通過前軸承(12)和后軸承(10)支撐主軸(8)； 汽輪機的調(diào)節(jié)級上的多個噴嘴焊接組成噴嘴組(2)，調(diào)節(jié)級對應(yīng)的主軸(8)外圓周上設(shè)置葉輪(11)，且葉輪(11)與主軸(8)為一體，噴嘴組(2)安裝在汽缸(4)上；調(diào)節(jié)級動葉片(3)安裝在葉輪(11)外圓； 壓力級對應(yīng)的主軸(8)是呈輪轂型的轉(zhuǎn)子體主軸，動葉(7)的葉根安裝在轉(zhuǎn)子體上的轉(zhuǎn)轂T形葉根槽內(nèi)；汽缸(4)內(nèi)壁上固定有環(huán)狀的噴嘴持環(huán)(5)，壓力級的所有噴嘴均勻安裝在噴嘴持環(huán)(5)的內(nèi)圓周上，形成噴嘴葉柵(6)。
2.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)轂式結(jié)構(gòu)的沖動式汽輪機，其特征在于，所述動葉(7)的葉根為T形葉根。
3.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)轂式結(jié)構(gòu)的沖動式汽輪機，其特征在于，所述壓力級的噴嘴的葉根采用T形葉根。
4.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)轂式結(jié)構(gòu)的沖動式汽輪機，其特征在于，所述動葉(7)的葉片為沖動式葉片。
5.如權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)轂式結(jié)構(gòu)的沖動式汽輪機，其特征在于，所述調(diào)節(jié)級動葉片(3)的葉根采用叉形葉根。
專利摘要本實用新型公開了一種轉(zhuǎn)轂式結(jié)構(gòu)的沖動式汽輪機，包括調(diào)節(jié)汽閥、噴嘴組、調(diào)節(jié)級動葉片、汽缸、噴嘴持環(huán)、噴嘴葉柵、動葉、主軸、后軸承、葉輪、前軸承、止推軸承和前軸承座，調(diào)節(jié)汽閥安裝在通往汽缸的流道上，前軸承座和后軸承座位于汽缸的前、后兩端；汽輪機的調(diào)節(jié)級上的多個噴嘴焊接組成噴嘴組，調(diào)節(jié)級對應(yīng)的主軸外圓周上設(shè)置葉輪，且葉輪與主軸為一體，噴嘴組安裝在汽缸上；調(diào)節(jié)級動葉片安裝在葉輪外圓；壓力級對應(yīng)的主軸是呈輪轂型的轉(zhuǎn)子體主軸，動葉的葉根安裝在轉(zhuǎn)子體上；汽缸內(nèi)壁上固定有噴嘴持環(huán)，壓力級的噴嘴安裝在噴嘴持環(huán)的內(nèi)圓周上。該汽輪機的轉(zhuǎn)子具有很好的強度和剛度，能夠保證機組在12000r/min的轉(zhuǎn)速以上安全運行。
文檔編號F01D5/14GK202645639SQ201220171439
公開日2013年1月2日 申請日期2012年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月20日
發(fā)明者任江濤, 紀(jì)凱, 唐囡, 付學(xué)偉, 靖維勛, 馬子陽, 苗亮亮, 劉偉陽 申請人:西安陜鼓汽輪機有限公司