[发明专利]带有推力元件的涡轮机设备以及推力元件

说明书

本发明涉及一种涡轮机设备，尤其是带有至少两个汽轮机段的蒸汽轮机设备，其中每个汽轮机段都具有一个沿主轴延伸的涡轮转子，其中涡轮转子相互间刚性连接。每个汽轮机段都具有装有导向叶片的内壳，在此至少有一个内壳在轴向是可移动的。对于此内壳的轴向位置具有一可热膨胀的推力元件。本发明此外还涉及推力元件本身。

在DE 35 22 916 A1中阐述了一种涡轮机组，该机组带有至少一个具有外壳和与其同轴的内壳的低压涡轮机段以及至少一个对于低压涡轮机段同轴和设置于低压涡轮机段上游的高压和/或中压涡轮机段。各涡轮机段的轴相互间刚性耦接成一个轴系。在低压涡轮机段的上游前置有一个用于该轴系的轴向止推轴承，该轴承确定出一基准面，由此基准面作为轴向的轴膨胀和移动的起点。内壳通过传递推力的连接杆连接在一轴向相邻的涡轮机段壳体的轴向可移动支承的端部上或者连接在涡轮机轴承箱体上。该连接杆通过能够限制横向运动的密封元件热位移地和真空密封地穿过外壳壁通到外边。位于低压涡轮机段之前的涡轮机轴承确定了第二个基准面，由此基准面作为支承在涡轮机轴承上的涡轮机段壳体和与其连接的涡轮机段壳体的轴向膨胀和位移的起点。由此使轴系和涡轮机段壳体以实际上相同的轴向膨胀度并在相同的方向上产生轴向位移，在此相邻的工作叶片凸缘和导向叶片凸缘之间只存在最小的轴向间隙。借助连接杆将推力传递给传递推力的涡轮机轴承部分。此外连接杆的真空密封套管与低压涡轮机段内壳的水平热位移爪式支承在结构上合并。内壳的爪臂在平行于轴心线的方向上延伸并以能滑动的支承和导向平面平放在相应的轴承箱体的支座上。连接杆在涡轮机轴承范围内与爪臂力传递地连接，特别是真空密封套管的薄膜密封与低压涡轮机段的外壳端面上的外部环形法兰和涡轮机轴承箱体上的内部环形法兰连接。外壳端壁上和轴承箱体上的支座面之间的，即只有很小相对位移的两部件之间的密封元件的设置，使内壳的较大热位移与密封元件相脱离。

在DE-AS 1 216 322中阐述了一种带有多个同轴前后布置的涡轮机段的蒸汽或燃气轮机，这些涡轮机段的轴相互间刚性耦合并且在它们的壳体中至少有一个是轴向可位移的并与一位置固定的涡轮机段壳体或轴承支座连接。涡轮机的低压壳体分别由一外壳和一内壳组成。低压涡轮机的内壳与一相邻涡轮机段的壳体或轴承支座的连接通过一根拉杆实现，此拉杆蒸汽密封地和热位移地穿过外壳壁通到外边。该拉杆可以是单独一根杆，在外壳壁上通过一轴向和径向呈挠性的波纹管密封。该拉杆还可以由三个轴向相互串联铰接的杆组成，其中位于中间的那根杆滑动配合在外壳壁的一衬套中，可轴向移动。通过这种拉杆能够使壳体产生轴向位移，通过轴向位移使转子与壳体之间的轴向间隙尽可能保持一常量。为了改变轴向间隙的大小，可通过拉杆温度的变化来改变拉杆长度。这种温度的变化通过蒸汽或液体对拉杆的附加热负荷来实现。

在GB-PS 1 145 612中阐述了这样一种通过一管输入高热蒸汽来改变轴向间隙大小。一轴向可膨胀的管在其每个端面与一连杆连接，该连杆又固定在低压涡轮机段的内壳上。内壳相对于汽轮机转子的轴向位移由各个内壳的膨胀，连接杆的膨胀以及膨胀管的膨胀所组成。相互耦接的内壳的热膨胀由一个固定点确定，此点位于最远的处于上游的低压汽轮机段的外壳上。这个内壳热膨胀的起点不同于转子的由较远的处于上游的轴承来确定的热膨胀起点。各膨胀管通过各自的补偿器与相应的低压汽轮机段的外壳连接，使得由内壳和连接杆组成的系统的绝对膨胀得由补偿器来吸收。为了保证汽轮机转子膨胀与由内壳和连接杆组成的系统之间的膨胀尽可能为一常数，必须按给定方式将蒸汽输入膨胀管。这种蒸汽必须要么取自蒸汽循环要么被单独提供。另外还需要控制和监控系统，以便通过这个系统视蒸汽轮机的工作状态将用来补偿轴向间隙所需的蒸汽输入膨胀管内。

本发明的目的在于提供一种涡轮机设备，使得以简单的方式和方法，尤其是不需要昂贵的控制和监测系统，就能使转子与内壳之间的轴向间隙保持在预定值以下。本发明的另一目的在于提供一种相应的用来减少涡轮机设备中涡轮机转子与内壳之间轴向间隙的推力元件。

本发明有关涡轮机设备方面的目的由此来实现，即，在一轴向位移的内壳上为轴向位移安置一热膨胀推力元件，此元件具有第一膨胀部分和第二膨胀部分，两部分通过一耦合部分相互连接。该耦合部分以机械和/或液压的方式方法使第二膨胀部分产生一轴向位移，此位移大于第一膨胀部分的轴向位移和/或轴向热膨胀。