[发明专利]具有三个耦接在中央传动装置上的涡轮机的涡轮系统以及用于运行工作机械的方法

说明书

技术领域

本发明普遍涉及涡轮技术的领域。本发明尤其涉及具有多个涡轮机的涡轮系统，所述多个涡轮机关于工作流体的流动相互前后连接并且能够共同地驱动工作机械。本发明还涉及具有这种涡轮系统和机械地耦接到涡轮系统上的工作机械的涡轮设备。此外，本发明涉及一种用于借助于这种涡轮系统运行工作机械的方法。

背景技术

为了将热能转换成机械能，经常使用涡轮机并且尤其是汽轮机。在运行已知的涡轮机或者汽轮机系统时，工作流体或者说蒸汽沿着流动方向典型地通过具有涡轮机轴的涡轮机进行释放。在此，涡轮机能够是所谓的多级涡轮机，该多级涡轮机具有多个相同的或者也不同的装置，该装置由各个转子叶片组（转子叶片组）以及定子叶片组（导向叶片组）构成。所述涡轮机轴要么直接地要么间接地通过单独设立的传动装置驱动工作机械。

也替代地公开了一种涡轮系统，其中两个分开的分别具有涡轮机壳体的涡轮机先后由工作流体流过。在这种情况下，所述两个涡轮机布置在一个或者两个分开的传动轴上。所述两个涡轮机经由传动轴驱动工作机械。由于两个典型地用于这种涡轮系统的涡轮机中通常少量的转子叶片组，这种涡轮系统的热力学效率是较低的。

发明内容

本发明的任务是实现一种简单实现的涡轮系统、涡轮设备以及用于以良好的热力学效率运行工作机械的方法。

该任务通过独立权利要求的主题得到解决。本发明的有利的实施方式、其它特征以及细节由从属权利要求、说明书以及附图中获得。在此，结合涡轮系统所描述的特征和细节当然也适用于涡轮设备的内容中以及用于运行工作机械的方法的内容中。相同地反过来也适用，从而关于各个发明方面的公开性，始终能够相互参照。

根据本发明的第一方面描述了一种涡轮系统，其具有：（a）第一涡轮机；（b）第二涡轮机；（c）第三涡轮机；（d）中央传动装置，其在入口侧与这三个涡轮机机械耦接并且在出口侧具有机械的接头，在该接头上能够连接接收机械能的工作机械；（e）第一流体管路，用于将工作流体从第一涡轮机传输到第二涡轮机；（f）第二流体管路，用于将工作流体从第二涡轮机传输到第三涡轮机；（g）第一连接装置，该第一连接装置配属于第一流体管路并且如此设置使得工作流体的第一部分质量流能够从第一流体管路获取或者能够输入第一流体管路；以及（h）第二连接装置，该第二连接装置配属于第二流体管路并且如此设置使得工作流体的第二部分质量流能够从第二流体管路获取或者能够输入第二流体管路。

所描述的涡轮系统基于以下认识，即在具有至少三个涡轮机的涡轮系统中不必将所有涡轮机布置在共同的轴上，而是能够机械地耦接到中央传动装置上。所描述的涡轮系统的涡轮机在工作流体的流动路径方面相互前后连接，其中第二涡轮机连接在第一涡轮机后面并且第三涡轮机连接在第二涡轮机后面。在此，在第一涡轮机中完成工作并且随后离开第一涡轮机的工作流体能够借助于第一流体管路输送到第二涡轮机。在第二涡轮机中完成工作并且随后离开第二涡轮机的工作流体能够以相应的方式借助于第二流体管路输送到第三涡轮机。

所描述的具有中央传动装置的涡轮系统相对于常规的将所有涡轮机与共同的较长的轴耦接的涡轮系统来说提供了以下方案，即各个涡轮机不再沿着纵向列布置，而是灵活地以空间上紧凑的结构进行布置。由此，所描述的涡轮系统能够在较小的结构空间内实现。由于能够灵活地选择各个涡轮机在空间上的布置方案，所描述的涡轮系统能够以比较简单的方式配合由客户运行给出的专门用途。此外，所描述的涡轮系统能够在需要时比较简单地进行改装并且例如在运行参数变化时相应地进行调整。在修改、维护或者修缮中还能够确保所描述的涡轮系统的各个组件的特别简单的可接近性。此外，能够成本比较低廉地实现所描述的涡轮系统。

在本文中所描述的涡轮系统的另一优点在于，相对于已知的将各个涡轮机与共同的较长的轴耦接的涡轮系统使用多个较短的单个涡轮机轴。由此能够以有利的方式实现特别高的所谓的快速起动能力。

在所描述的涡轮系统中，按本发明借助于流体管路相互耦接相应两个前后跟随的涡轮机。因为涡轮机由于耦接到中央传动装置上而不再沿着一系列进行布置，所以流体管路分别具有允许简单地输入和/或输出工作流体的路径。这意味着所描述的能够分别借助于简单的分支例如T型件实现的连接装置能够装入相应的流体管路中，而可接近性或者空间问题不会妨碍相应的连接装置的安装。由此能够以简单的方式从外面输入所涉及的流体管路的工作流体的部分质量流或者从所涉及的流体管路向外输出。

所描述的涡轮机尤其能够是分别仅仅由于工作流体的膨胀而获取来自工作流体的能量并且除了膨胀阶段没有压缩阶段的涡轮机。