[發明專利]透平及導出漏泄流體的方法

有效

• 申請號: 00811954.6
• 申請日: 2000-08-18
• 公開（公告）號: CN1370254A
• 公開（公告）日: 2002-09-18
• 發明（設計）人: 斯蒂芬·薩斯;雷納·塔姆
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: F01D11/04
• 分類號: F01D11/04;F01D3/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 侯宇,陶鳳波

本發明涉及一種帶有單轉子的透平，尤其是帶有單轉子的汽輪機，其轉子有一個安裝工作葉片的葉片區和一個推力平衡活塞，該推力平衡活塞有一個面朝葉片區的熱側和一個背對葉片區的冷側。本發明還涉及一種將經推力平衡活塞流出的漏泄流體導出的方法。

在1968年12月3日的德國實用新型6809708中描述了一種多殼體、阻流調節的高溫高壓軸流式汽輪機。此汽輪機有一個內殼部分和一個導流葉片支架，它們在結構上組合成一個唯一的、沿軸向平面分開的內殼層。該內殼層被一個罐狀結構的外殼包圍。內殼層本身圍繞著也稱為轉子的透平軸，其上有一個帶有工作葉片的葉片區。在轉子彼此相對的每一端設有轉子與外殼之間的軸密封裝置。在轉子的一端，流過汽輪機的蒸汽進入葉片區，并導致轉子繞其旋轉軸線作旋轉運動。在相對的另一端，當時至少已部分膨脹的蒸汽從葉片區和汽輪機排出。在這種情況下蒸汽對轉子施加一個推力。為了抵消此推力，轉子在蒸汽流入的那一端有一個平衡活塞裝置。它的特點在于其面朝葉片區的端面的面積大于其背對葉片區的端面的面積。在美國專利說明書US-3754833中描述了一種類似的罐形結構汽輪機。

在德國專利說明書DE-281253中給出了一種船用透平卸荷裝置。此透平包括一個帶有沖動-反動機組的前進和倒車透平，這些機組裝在唯一的一個殼體內，并通過筒壁卸荷。為了給透平卸荷，在前進透平與軸承之間設置了部分卸荷面。由此不僅在船向前行駛而且在船向后行駛時，均能實現葉片推力和船用螺旋漿推力的卸荷。

在德國專利申請公開說明書DE?19701020中描述了一種帶有高壓和中壓透平段的汽輪機，該高壓和中壓透平段可通過透平級來改變其反動度。在這里，中壓和高壓透平段可裝在一個唯一的殼體內，以及每個透平段設計為單流道的。為了接受鼓形結構中壓透平段的軸向推力，設置了一個推力平衡活塞。它布置在軸承與高壓透平段之間。在與軸承相近的一側，推力平衡活塞受到來自中壓透平段排汽區蒸汽的作用，而在與高壓透平段相近的另一側受到來自高壓透平段的蒸汽的作用。這些透平段也可以安裝在兩個分開的殼體內。在單流道的情況下同樣設置一個推力平衡活塞。

本發明要解決的技術問題是提供一種具有推力平衡裝置、用于高溫驅動工質的透平。本發明的另一個要解決的技術問題是提供一種將推力平衡裝置的漏泄蒸汽導出的方法。

按照本發明，上述針對透平提出的技術問題是借助于這樣一種透平來解決的，該透平包括一個轉子，該轉子有一個用作工作葉片的葉片區和一個推力平衡活塞，該推力平衡活塞有一個面朝葉片區的熱側和一個背對葉片區的冷側，其還包括一個混合區，在冷側配設的密封流體輸入通道及在流動上與葉片區連通的漏泄流體輸送通道均通入此混合區，并從此混合區分路接出一條導出通道。

此外，推力平衡活塞為一種推力平衡裝置，它以機械方式與透平的轉子相連接，例如與之制成一體，尤其鍛造或鑄造，或與之焊接、螺釘連接或通過其他方式機械固定連接。尤其是，此推力平衡活塞有一些可通過介質如蒸汽或氣體加載的表面，從而在推力平衡活塞上產生一個合力，該合力與工質在轉子上沿轉子旋轉軸線方向作用的推力方向相反。

兩個部分或兩個區域在流動上連通指的是，流體可從一個區域(部分)流向另一個區域。流動上的連通例如借助于流體管路、孔或類似裝置實現。

本發明以推力平衡活塞(以下簡稱活塞)與工質接觸為出發點。這種工質可以在活塞與固定的透平部分(例如內殼)之間流過。由此形成工質的漏泄流。此漏泄流雖然可借助密封來減小，但并不可能通過非接觸式密封實現完全密封。這種漏泄流可能有高的溫度，在汽輪機中此溫度達600℃，以及在燃氣輪機中還要高。因而，熱的漏泄蒸汽流可能出現在并非設計用于如此高溫度的透平部分上。為避免發生這種情況，在熱工質流動區之外的透平部分也必須采用適合于這種高溫的、往往既昂貴又難以加工的材料制造。作為另一種替換方案，也可以在活塞背對熱工質的那一端(以下稱作冷側)的流動區設置另一個密封區。作為輔助的或替換的方式，可設置一個用于抽出漏泄流的抽吸裝置。在這種情況下，通過活塞的漏泄流反比于此附加密封區和在抽吸裝置內所包含的抽吸管的流動阻力。然而這樣也不能做到完全密封，因而也不能防止熱漏泄流體作用在處于工質流動區之外的透平部分上。