具有摄热屏障的涡轮机及其用途制造技术

本发明专利技术的主题是涡轮机以及涡轮机的用途。诸如燃气涡轮机或蒸汽涡轮机之类的涡轮机包括：具有至少一个定子部件的定子；具有至少一个转子部件的转子；用于引导工作流体以驱动转子的至少一个工作流体通道，其中工作流体通道由定子部件和转子部件限界；以及相对于工作流体通道中的工作流体的流动位于定子部件的下游且位于转子部件的上游的腔。另外，该涡轮机包括位于所述腔中的至少一个热屏障，所述热屏障将所述腔分成第一腔和第二腔，用于减少工作流体侵入到第二腔中，以保护定子部件和/或转子部件不受工作流体的腐蚀伤害。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有摄热屏障的涡轮机及涡轮机的用途。
技术介绍
诸如燃气涡轮机或蒸汽涡轮机之类的涡轮机用于发电。这种涡轮机包括具有至少一个定子部件的定子和具有至少一个转子部件的转子。转子的转子部件是轴向轴和多个转子叶片。转子叶片绕轴向轴环状地布置。定子部件是定子环和多个引导导叶，引导导叶用于引导涡轮机的工作流体(在燃气涡轮机的情况下为热气体，在蒸汽涡轮机的情况下为过热蒸汽)。定子环和转子轴彼此同轴地布置。引导导叶绕定子环环状地布置。引导导叶有助于引导工作流体，以使工作流体撞击在转子的转子叶片上。工作流体被引导通过涡轮机的工作流体通道。工作流体通道由至少一个定子部件且由至少一个转子部件限界。由于工作流体的非常高的温度，限界的定子部件和/或限界的转子部件受到很高的应力。EP2634373A1示出了这样一种实施方式，其中：提供了一个热屏障以保护导叶的平台的上游端。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有用于将工作流体引导至转子的叶片的工作流体通道的涡轮机。涡轮机应当是稳健的，使得在引导热工作流体通过工作流体通道、特别是在转子部件与定子部件之间的腔中流动时，不发生定子部件的劣化。本专利技术的另一个目的是涡轮机的用途。这些目的通过在权利要求中限定的本专利技术而实现。提供了一种涡轮机，其包括具有至少一个定子部件的定子、具有至少一个转子部件的转子、以及用于引导工作流体以驱动转子的至少一个工作流体通道，其中工作流体通道由定子部件和转子部件限界。该涡轮机的特征在于，在工作流体通道中设置有至少一个热屏障以用于保护定子部件不受工作流体的腐蚀伤害。更具体地，该涡轮机包括：具有至少一个定子部件的定子；具有至少一个转子部件的转子；用于引导工作流体以驱动转子的至少一个工作流体通道，其中工作流体通道由定子部件和转子部件限界；以及相对于工作流体通道中的工作流体的流动位于定子部件的下游且位于转子部件的上游的腔。另外，该涡轮机包括位于所述腔中的至少一个热屏障，所述热屏障将所述腔分成第一腔和第二腔，用于减少工作流体侵入到第二腔中，以保护定子部件和/或转子部件不受工作流体的腐蚀伤害。如前所述，涡轮机包括位于定子部件的下游且位于转子部件的上游的腔。上游方向和下游方向是关于工作流体通道中的工作流体的流动限定的。该涡轮机用于通过将工作流体通过工作流体通道引导至转子的转子叶片而产生电力。为此，将转子联接至至少一个发电机。工作流体通道是使工作流体撞击在转子的转子叶片上的通道。热屏障是减小或阻挡向转子与定子之间的中空空间的摄热的摄热屏障。所述腔和热屏障用作定子与转子之间的密封件，以阻挡热工作流体流入到定子与转子之间的中空空间内。如果热屏障形成为包括圆锥部，则热屏障支持密封效果。圆锥部的定向支持将热工作流体反射到第一腔中并且支持热工作流体不经过热屏障和进入第二腔。热屏障和转子将不接触。因此，密封将是非接触式的。这允许在工作期间所有部件都适应于温度。热屏障可以通过片状金属来制造。优选地，片状金属形成为使得热屏障包括圆环部、圆柱部和圆锥部。圆环部可以夹在两个定子部分之间。圆柱部可以部分地与定子部分接触。圆锥部可以不与定子部件或转子部件直接物理接触。圆锥部可以仅仅通过腔内的分隔板来形成，其中该分隔板将腔内划分成第一腔和第二腔。热屏障是单独的部件，并且不与其他定子部分成一体。这允许了热屏障在维护期间的容易的更换。热屏障保护定子下游的腔，使得热工作流体不能侵入所述腔中。工作流体是燃气涡轮机的热气体或蒸汽涡轮机的过热蒸汽。燃气涡轮机的热气体包括燃烧过程(燃料的氧化)的排气。热气体的温度达到高于1000℃的温度。关于优选的实施方式，热屏障包括至少一个消耗品。该消耗品是低廉的并且是容易获得的。优选地，热屏障是消耗品，即完全由可消耗材料制成。优选地，消耗品包括金属合金。优选地，金属合金是低品位合金，例如不锈钢。不锈钢是容易获得的，并且价格相对较便宜。对于“消耗品”，其意指材料的等级低于定子和/或转子。即，热屏障能够比定子和/或转子更低廉地制造。根据一个优选实施方式，热屏障包括从0.5mm至5.0mm之间的范围、优选地从1.0mm至3.0mm之间的范围、更优选地从1.5mm至2.5mm之间的范围内选择的厚度。例如，厚度大约为2.0mm。这种厚度足以满足较长时期作为热屏障的功能。热屏障能够在常规维护工作期间进行更换。对工作流体通道进行限界的定子部件可以是定子的任何部分。优选地，定子部件是定子的定子环。定子环对工作流体通道进行限界，并且被热屏障保护，使得工作流体不能够容易地攻击定子环。热屏障优选地被直接组装至定子部件。定子部件和热屏障直接彼此连接。例如，热屏障焊接至定子环。关于一个优选实施方式，热屏障通过机械方式固定在定子环与涡轮机的引导导叶之间。热屏障位于引导导叶与定子环之间，并且通过夹持机构仅仅被几何尺寸地固定。热屏障夹持在定子环与引导导叶之间。通过这种方式，实现了对不同部件的不同热膨胀的适应。优选地，相对于工作流体通道中的工作流体的流动方向，热屏障位于定子的下游端。关于一个优选实施方式，热屏障包括热屏障环。热屏障是环状热屏障。该热屏障可以是不再细分的单件。可替代地，环状热屏障被细分。在一个优选实施方式中，热屏障环是分段式的环或开口环。通过环的分段或环的开口，实现了额外的自由度。这对于减小完成的组件的热应力是有利的。附图说明参照附图，本专利技术的另外的特征和优点将从对示例性实施方式的描述而得到。附图是示意性的。图1示出了涡轮机的截面。图2示出了图1的细节。具体实施方式给出了涡轮机1。涡轮机是燃气涡轮机。涡轮机1包括具有至少一个定子部件111的定子11。定子部件是环状定子环1111。涡轮机另外包括具有至少一个转子部件121的转子12。转子部件121包括轴向转子轴，转子叶片布置在该轴向转子轴上，用于驱动转子轴。转子轴和定子环彼此同轴地布置。在定子环1111与转子轴之间布置有至少一个工作流体通道13，工作流体通道13用于将工作流体131(燃烧过程的热排气)引导至转子叶片。通过工作流体通道13，工作流体131能够被引导至转子叶片，以用于驱动转子12。工作流体通道13由定子部件111(定子环1111)和转子部件121(转子轴)限界。工作流体通道13是使工作流体131撞击在转子12的转子叶片上的通道。另外，在上游定子部件111与下游转子部件121之间存在腔20。至少一个热屏障14(摄热屏障)位于腔20中，用于保护定子环1111不被工作流体131腐蚀伤害。热屏障是热屏障环141，其具有类似于定子环1111的外周的外周。热工作流体131不能够直接攻击定子环1111。热屏障环141具有摄热屏障的功能。热屏障优选地由片状金属制成。热屏障14是消耗品。由低品位的合金制成。在该具体实施方式中，低品位的合金是X22CrMoV12-1。热屏障14的厚度是大约2.0mm。热屏障14组装在涡轮机的定子环1111与引导导叶1112(由多晶IN792制成)之间。热屏障14机械地固定在定子环1111与引导导叶1112之间。热屏障14被定子环1111和引导导叶1112夹持。通过这种方式，热屏障被轴向地锁定。在第一实施方式中，热屏障环141是非分段式的热屏障环。热屏障环141形成为单件。可替代地，热屏障环14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮机(1)，包括：具有至少一个定子部件(111)的定子(11)；具有至少一个转子部件(121)的转子(12)；用于引导工作流体(131)以驱动所述转子(12)的至少一个工作流体通道(13)，其中所述工作流体通道(13)由所述定子部件(111)和所述转子部件(121)限界；相对于所述工作流体通道(13)中的所述工作流体(131)的流动，位于所述定子部件(111)的下游且位于所述转子部件(121)的上游的腔(20)，其特征在于，至少一个热屏障(14)位于所述腔(20)中，所述热屏障(14)将所述腔(20)分成第一腔(21)和第二腔(22)，以用于减少侵入到所述第二腔(22)中的所述工作流体(131)，以保护所述定子部件(111)和/或所述转子部件(121)不受所述工作流体(131)的腐蚀伤害。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.27 EP 14170011.21.一种涡轮机(1)，包括：具有至少一个定子部件(111)的定子(11)；具有至少一个转子部件(121)的转子(12)；用于引导工作流体(131)以驱动所述转子(12)的至少一个工作流体通道(13)，其中所述工作流体通道(13)由所述定子部件(111)和所述转子部件(121)限界；相对于所述工作流体通道(13)中的所述工作流体(131)的流动，位于所述定子部件(111)的下游且位于所述转子部件(121)的上游的腔(20)，其特征在于，至少一个热屏障(14)位于所述腔(20)中，所述热屏障(14)将所述腔(20)分成第一腔(21)和第二腔(22)，以用于减少侵入到所述第二腔(22)中的所述工作流体(131)，以保护所述定子部件(111)和/或所述转子部件(121)不受所述工作流体(131)的腐蚀伤害。2.根据权利要求1所述的涡轮机，其中，所述工作流体(131)是燃气涡轮机的热气体或蒸汽涡轮机的过热蒸汽。3.根据权利要求1或2所述的涡轮机，其中，所述热屏障(14)包括至少一个消耗品。4.根据权利要求3所述的涡轮机，其中，所述消耗品包括金属合金。5.根据权利要求4所述的涡轮机，其中，所述金属合金是不锈钢。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·格兰贝格，J·西贾托，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE