[发明专利]壳体的部件，尤其是涡轮机的壳体的部件

说明书

技术领域

本发明涉及壳体的部件，尤其是用于燃气轮机、蒸汽轮机或压缩机的壳体的部件，该部件由整块材料构成，其中，该部件包括空腔，所述空腔沿着燃气轮机、蒸汽轮机或压缩机的旋转轴线的圆周延伸，该空腔包括径向外壁和径向内壁、用于将冷却介质供应到空腔中的入口孔、用于将冷却介质从空腔中排出的出口孔，该径向内壁设置有用于支撑至少翼片或朝向转子叶片的转子密封件或用于这些翼片或密封件的承载件的机构。此外，本发明涉及一种涡轮机或压缩机，尤其是燃气轮机，该燃气轮机包括壳体，该壳体包括至少一个前面提到的部件。

背景技术

尤其是燃气轮机、蒸汽轮机或压缩机的旋转式设备通常以其动力输出量或吸入量、效率和制造成本来评估。在燃气轮机中，价格与动力输出量的比对于消费者而言是重要的经济指标。考虑到平均使用寿命和对于整个使用寿命期间预测的燃料价格，简单的数学计算允许进行第一次预估，该第一次预估协助购买者做决定。从供应者的方面来看，考虑到用于提高效率的大多数技术措施，低的制造成本和高的效率是相互矛盾的。

在DE 39 41 174A1中公开了一种效率提高的可行方案。该公开文本的教导是，关于效率的有利效果可以由径向转子间隙的降低来获得，径向转子间隙的降低可通过利用从压缩机或燃气轮机中排出的冷空气冷却内壳体来实现，所述内壳体安装在的外壳体中。内壳体的冷却降低了该部件的热膨胀，并且该收缩降低了在静止密封件和旋转叶片或者静止叶片和旋转密封件之间的径向间隙。因此，由在燃气轮机的热气体路径中的第二气流引起的损失降低，并且效率或总动力输出量增加。

然而，这样的解决方案是昂贵的。取决于燃料价格，带有低效率的更廉价的机器可更好地投入市场。

发明内容

因此，本发明的目的是，提高一种开头所提到的类型的机器的效率，而不显著提高制造成本。

另一个目的是，简化带有高效率的开头所提到的类型的机器来增强可利用性。

公开了一种壳体的部件，尤其是用于涡轮机的，优选燃气轮机、蒸汽轮机或压缩机的壳体的部件，该部件由整块材料构成，其中，该部件包括空腔，所述空腔沿着燃气轮机、蒸汽轮机或压缩机的旋转轴线的圆周延伸，该空腔包括径向外壁和径向内壁、用于将冷却介质供应到空腔中的入口孔、用于将冷却介质从空腔中排出的出口孔，该径向内壁设置有用于支撑至少翼片或朝向转子叶片的密封件或用于这些翼片或密封件的承载件的机构。

根据本发明，径向内壁被认为是壳体部件的独立部分，与径向外壁相比，该径向内壁沿着相对于旋转轴线明显更小的平均半径延伸。这些壁在其尺寸的第二个维度中实际上遵循与旋转轴线有关的圆周路径。术语“轴向”、“径向”、“圆周”总是参照旋转轴线。

根据本发明，通过降低部件的数量来降低制造成本，因为壳体构造为整块材料。有利的不仅是必要储存容量的减小，还有在设计和制造以及装配的复杂性方面的降低。尤其在旋转式设备领域中，为了在考虑到启动和停机的短暂状态的情况下避免在移动的和静止的部件之间的任何接触，必须谨慎地调整转子间隙。不同壳体部件相对彼此的常规连接和支撑也是一项精密的任务，该任务显著地提高了成本。

根据本发明，通过降低的叶片尖端间隙提高总的能量输出量和效率，因为壳体的内部件具有降低了的温度，进而具有与转子膨胀相关的尤其在径向方向上降低了的热膨胀。

本发明的优选的实施方式设置有空腔的开放端部，该开放端部位于空腔的一个轴向侧上，径向内壁和径向外壁在该处不由部件的整块式的材料连接。这样的设计造成了径向内壁的基本上自由的端部，并且使承载静止部件的径向内壁的大的径向移动成为可能，所述静止部件朝向旋转部件，与旋转部件共同形成转子密封。

此外，可通过将用于支撑翼片或径向内壁的密封件的机构定位在接近于空腔的开放端部的轴向一半来提高转子密封件的静止部件相对于旋转部件的径向位移的可能性。此外，这个影响可随着径向内壁在机器的轴向方向上延伸得更长而提高。出于相同的原因，在相应最大尺寸处，空腔的轴向长度与径向长度的比大于2.5。

当双重的壳体设计成具有内部的热壳体和外部的冷壳体时，通常避免了在壳体在径向方向上分离时的高应力问题，由此提出的设计方案优选具有在几何形状上最优化的比例，该比例适于满足机械完整性。该优化目标可通过径向内壁设置有相比径向外壁更小的径向厚度来实现。优选地，在最薄的壁厚度的相应位置处，径向内壁与径向外壁的径向厚度的比在0.3至0.8之间。