[发明专利]配有轴承支撑体的汽轮机

说明书

本发明涉及一种汽轮机，它配有：一个废汽缸，用于导引废气流；一个轴承，用于支承涡轮机轴；以及至少两个轴承支撑体，利用这些轴承支撑体可将轴承固定在废汽缸上。

在这种汽轮机上，轴承支撑体都直接处在废汽流中。图4示出一种从现有技术状况所知的用于支承的轴承支撑体18的横断面视图。这种轴承支撑体是作为实体设计成形的，具有孔34，用于内部容纳供汽导管，例如联锁蒸汽管道。在供汽导管和轴承支撑体18之间，只有一个很小的游隙，因此，在供汽导管特别是联锁蒸汽管道和轴承支撑体18之间就会发生一种内部热传递。即使从外面也通过以汽轮机废汽的直接加载而对轴承支撑体18产生一种供热现象。废汽流的温度视工作点之不同而有很大的变化，从而使得轴承支撑体18的变形状况受到直接影响。从现有技术所知道的轴承支撑体装置因此对内部和外部的温度影响都是很敏感的。依此，按现有技术的汽轮机汽封蒸汽温度被限制到低于150℃的值，以及在轴承支撑体和废汽缸或轴承之间设定出大的径向游隙。

本发明的一项任务在于：改进文首述及的那种汽轮机，使得对整个汽轮机能获得热力学的有效性优点。

依本发明，上述任务是利用这样一种汽轮机加以解决的，按这种汽轮机，至少两个轴承支撑体中的每一个都具有一个安置在有关轴承支撑体中的冷却空腔，以用于导引冷却剂，而且至少两个轴承支撑体的冷却空腔经过一个封闭的连接空腔在轴承的区域内可导引流体地相连接。作为冷却剂，例如可使用冷却空气，在此情况下的轴承支撑体的冷却空腔便可设计为被冷却空气所流经的通风空腔。

通过本发明提出的在相应轴承支撑体中设定冷却空腔的做法，和这些冷却空腔经过一个封闭的在轴承区域中的连接空腔而连接，轴承支撑体便可借助一种合适的冷却剂的引导通过而有效地从内部而来地加以冷却。在用冷却空气作为冷却剂的情况下，可以借助对流而调定出一种内部的流过轴承支撑体的冷却空气流。在此情况下，由轴承支撑体中的至少一个吸入环境空气，并将之引导通过连接空腔，再由另一个轴承支撑体将之排放到环境中。这样，即可将轴承支撑体内的热量排除掉，并将轴承支撑体外部的废汽流的温度和/或在轴承支撑体内部所引导的供给介质的温度对轴承支撑体的变形特性的影响减小到最低程度。其结果是，对于轴承及对于废汽缸而言，都可将径向间隙设计得不那么保守。

依本发明，对整个汽轮机都可产生显著的热力学效率优点。在按照本发明实施冷却系统时，甚至可以减小径向间隙，使得可将轴承支撑体直接地焊入到外面的废汽缸和轴承的一个内部的轴密封壳体之间。此外，与现有技术相比，通常还允许在轴承支撑体内所铺设的气封蒸汽导管中有较高的气封蒸汽温度。在本发明提出的汽轮机上，气封蒸汽温度可以超过150℃。这就减小了气封蒸汽系统的复杂性，并可节省制造上和维护上的费用。

根据优选的实施形式，至少两个轴承支撑体的冷却空腔各自具有一个朝向废汽缸的开口。这些开口最好布置在轴承支撑体的朝向废汽缸的一端上。这样，冷却剂例如冷却空气便可从废汽缸的外面，经过一个或多个确定的轴承支撑体的相关开口，而进入到冷却系统中，并经过一个或多个为此所配置的轴承支撑体上的相应开口而再次排出到环境中。

为了能够特别有效地执行轴承支撑体的冷却，至少两个轴承支撑体的冷却空腔和连接空腔形成一个与汽轮机的废汽流封闭的压力室。

轴承最好具有一个轴密封壳体，连接空腔最好布置在轴密封壳体内部。这样，废汽流的流动力性就不会受到影响。根据另一个实施形式，连接空腔是利用布置在一个轴密封壳体外面的导管形成的。根据另一个实施形式，连接空腔被设计布置在轴承内。

根据一个有利的实施形式，连接空腔是设计成通道形的，特别是在至少有三个轴承支撑体时设计为星状通道系统。按这一实施形式，连接空腔可以特别良好地在轴承支撑体之间传输冷却剂。

最好将轴承支撑体中的至少一个安置在汽轮机的下段，从而设计为支承性的轴承支撑体。本发明提出的利用在一个冷却空腔中所导引的冷却剂冷却该支承性的轴承支撑体的做法，由于有大的作用于其上的机械力之故，对于这一支承性轴承支撑体是特别有利的。在轴承利用至少三个轴承支撑体加以保持的情况下，有利的做法是：至少有两个轴承支撑体是支承性轴承支撑体，并因此安置在汽轮机的下段。这样，被支承在轴承中的涡轮机轴的重量便被分布到多个轴承支撑体上，从而又能减小径向间隙。

根据一个有利的实施形式，至少两个轴承支撑体都分别是作为空心体加以设计的。依此，空心体的内部形成相应的冷却空腔。在此情况下，在冷却空腔中所导引的冷却剂对轴承支撑体的冷却作用特别高，因为冷却剂是沿着空心体的外壁流动的。