大体上，蒸汽涡轮机包括可旋转的涡轮机转子、动叶片级、壳体 以及喷嘴隔板(nozzle diaphragm)。壳体和喷嘴隔板构成为静止部分。 转子可旋转地设置在壳体内。喷嘴隔板与涡轮机转子大致共轴线地设 置，支承在壳体上。动叶片级在涡轮机转子上设置，从而与涡轮机转 子一起旋转。每个动叶片级包括多个沿涡轮机转子的周向布置的动叶 片。
每个喷嘴隔板包括相对于涡轮机转子沿周向布置的并在一个动叶 片级上游侧布置的多个涡轮机喷嘴。在喷嘴隔板上游侧设置的成对喷 嘴隔板和动叶片级形成涡轮机级。传统的蒸汽涡轮机具有多个涡轮机 级。
更具体地讲，喷嘴隔板、涡轮机转子和动叶片级在壳体内大致共 轴线地布置。引至喷嘴隔板的蒸汽通过喷嘴隔板的多个涡轮机喷嘴， 并且改变其流动方向。然后，从喷嘴隔板流出的蒸汽被引至与喷嘴隔 板形成一对的动叶片级的动叶片部分。蒸汽在动叶片级的多个动叶片 之间经过时驱动动叶片级以及涡轮机转子。
正如以上所指出的那样，传统的蒸汽涡轮机具有多个涡轮机级。 通过一个涡轮机级的蒸汽被引至相邻的涡轮机级。更具体地讲，在涡 轮机转子上设置多个动叶片级，它们彼此相互沿轴向分离。喷嘴隔板 在壳体内设置，从而沿涡轮机转子的轴向位于动叶片级之间。多个动 叶片级的动叶片部分与多个喷嘴隔板的涡轮机喷嘴部分形成了蒸汽通 道。
特别地，对于高压涡轮机而言，喷嘴箱在壳体内设置，从而将在 壳体内引入的蒸汽引向第一级的涡轮机喷嘴，其中所述涡轮机喷嘴构 成为蒸汽通道的一部分。已知的喷嘴箱包括日本专利公开文献No. 03-066484中所述的喷嘴箱，该专利公开文献全文结合在此引作参考。
像壳体那样，喷嘴箱构成为静止部分。喷嘴箱包括第一级的多个 涡轮机喷嘴，所述多个涡轮机喷嘴沿周向布置，设置在喷嘴箱的出口 侧上。换句话说，喷嘴箱和第一级的喷嘴隔板(例如第一级喷嘴隔板) 一体设置，并且引入到喷嘴箱中的蒸汽被引向蒸汽通道，其包括与喷 嘴箱设置的第一级喷嘴隔板形成一对的第一动叶片级。
图5和6是具有喷嘴箱的已知的蒸汽涡轮机的示意性轴向剖视图。 图5是沿垂直方向的示意性轴向剖视图，而图6是沿相对于垂直方向 倾斜45°角的示意性轴向剖视图。
蒸汽涡轮机1包括壳体2、可旋转地布置在壳体2内的涡轮机转 子3、刚性固定至壳体2的喷嘴隔板4a1、4a2、4a3、...。壳体2包括 外壳2a和内壳2b。
多个动叶片级3a1、3a2、3a3、...沿从上游侧至下游侧的轴向在涡 轮机转子3上布置，其中所述涡轮机转子是蒸汽涡轮机1的旋转部分。 每个动叶片级3a1、3a2、3a3、...包括多个动叶片，动叶片级的多个动 叶片分别由附图标记3b1、3b2、3b3、...表示，并且旋转力被产生为蒸 汽流，其经过动叶片3b1、3b2、3b3、...之间。
由内壳2b支承的喷嘴隔板4a1、4a2、4a3、...在动叶片级3a1、 3a2、3a3、...之间布置，从而所述喷嘴隔板大致是共轴线的，并且沿 轴向彼此分离。成对的喷嘴隔板4a1、4a2、4a3、...与动叶片级3a1、 3a2、3a3、...分别构成涡轮机级。多个涡轮机喷嘴4b1、4b2、4b3、... 分别沿周向与喷嘴隔板4a1、4a2、4a3、...设置。
喷嘴隔板4a1、4a2、4a3、...由壳体2支承，从而构成蒸汽涡轮机 1的静止部分。在沿周向布置的多个喷嘴叶片4b1、4b2、4b3之间流 经的蒸汽流改变其流向，从而被引向成对的动叶片级3a1、3a2、3a3、... 的动叶片3b1、3b2、3b3、...。包括喷嘴隔板4a1、4a2、4a3、...的涡 轮机喷嘴4b1、4b2、4b3、...的一部分以及动叶片级3a1、3a2、3a3、... 的动叶片3b1、3b2、3b3、...的一部分的蒸汽流动路径构成为蒸汽通道 8。引至蒸汽涡轮机1的蒸汽从上游侧流经蒸汽通道8至下游侧。
蒸汽涡轮机1设有蒸汽进入管7以及喷嘴箱5，其中所述喷嘴箱 构造为用于将蒸汽引入蒸汽通道8中的构件。喷嘴箱5是压力容器， 所述压力容器处置高温和高压蒸汽。喷嘴箱5的入口部分连接至蒸汽 进入管7。喷嘴箱5的蒸汽出口部分也就是出口部分与第一级喷嘴隔 板4a1和多个沿周向布置的涡轮机喷嘴4b1一体设置。
喷嘴箱5通过设置在内壳2b上的支承构件6刚性固定至壳体2。 在出口部分沿周向一体设置的多个第一级涡轮机喷嘴4b1用作为第一 级喷嘴隔板4a1。喷嘴箱5与涡轮机转子3大致共轴线地设置。
因而，从蒸汽流入管7引到喷嘴箱5中的蒸汽然后被引至第一级 喷嘴隔板4a1，其中所述第一级喷嘴隔板操作为蒸汽通道8。引至蒸汽 通道8的蒸汽在经过涡轮机喷嘴4b1、4b2、4b3、…与动叶片3b1、3b2、 3b3、...之间时膨胀，并且蒸汽所具有的热能被转换成动能，以驱动动 叶片级3a1、3a2、3a3、...和涡轮机转子3旋转。
注意到，支承构件6是用于在内壳内支承喷嘴箱5的构件。支承 构件6如图6所示沿周向并不完全沿喷嘴箱设置。
因此，喷嘴箱5周围空间(例如，内壳2b与涡轮机转子3之间的 空间)的压力大致等于第一动叶片级3a1的出口附近的蒸汽通道8的 压力。
诸如流入蒸汽涡轮机1的蒸汽的温度和压力的蒸汽状态升高，从 第一动叶片级3a1流出的蒸汽压力升高，并且然后内壳2b与涡轮机转 子3之间空间内的压力也升高。因而，施加至壳体2的内壳2b的压力 在将高压和高温蒸汽施加至蒸汽涡轮机1时增加。
因此，在供应至蒸汽涡轮机1的蒸汽压力特别升高时，尤其壳体 2的内壳2b结构上承受由压力所施加的力。考虑到在温度在蒸汽状态 中升高时蒸汽涡轮机1的耐热性，诸如镍合金的昂贵材料必须用作为 内壳2b的材料。这些将导致更高的制造成本。

本发明的目的在于提供一种可减小施加至壳体2的力的蒸汽涡轮 机。
根据本发明，提供了一种蒸汽涡轮机，包括：包含壳体的静止部 分；涡轮机转子，其中所述涡轮机转子包含多个沿轴向设置的动叶片 级，每个所述动叶片级设有多个沿周向设置的动叶片，并且所述涡轮 机转子可旋转地设置在所述壳体内；多个喷嘴隔板，每个所述喷嘴隔 板具有多个沿周向设置的涡轮机喷嘴，所述喷嘴隔板通过固定至所述 静止部分而与所述涡轮机转子大致共轴线地设置；以及支承在所述静 止部分上的喷嘴箱，所述喷嘴箱与所述涡轮机转子大致共轴线地设置 在所述动叶片级的上游侧，从而引导蒸汽流向所述涡轮机动叶片，所 述喷嘴箱保持至少两级的喷嘴隔板。

以下参照附图通过本发明的具体的、示意性的说明将清楚本发明 的上述和其它特点和优点，其中：
图1是沿从垂直方向倾斜45°的平面的根据本发明的蒸汽涡轮机 的第一实施例的示意性轴向剖视图；
图2是沿从垂直方向倾斜45°的平面的根据本发明的蒸汽涡轮机 的改型实施例的示意性轴向剖视图；
图3是沿从垂直方向倾斜45°的平面的根据本发明的蒸汽涡轮机 的另一改型实施例的示意性轴向剖视图；
图4是沿从垂直方向倾斜45°的平面的根据本发明的蒸汽涡轮机 的另一改型实施例的示意性轴向剖视图；
图5是沿垂直方向的已知的蒸汽涡轮机的垂直示意性轴向剖视 图；并且
图6是沿从垂直方向倾斜45°的方向的图5的已知的蒸汽涡轮机的 示意性轴向剖视图。

现在，将通过参照附图更加详细地说明本发明，其中附图示出了 本发明的优选实施例。
图1是沿从垂直方向倾斜45°的平面的根据本发明的蒸汽涡轮机 的第一实施例的示意性轴向剖视图。在图1中，与图5和6中已知蒸 汽涡轮机那些相同的部件分别由相同的附图标记表示，并且除非必要 将不做任何进一步说明。
该实施例的蒸汽涡轮机1包括壳体2；可旋转地设置在所述壳体2 内的涡轮机转子3；以及刚性固定至壳体2的喷嘴隔板4a1、4a2、 4a3、…。壳体2包括外壳2a和内壳2b。
多个动叶片级3a1、3a2、3a3、…在涡轮机转子3上沿从上游侧至 下游侧的轴向设置，其中所述涡轮机转子是蒸汽涡轮机1的转动部分。 每个动叶片级3a1、3a2、3a3具有多个动叶片，所述动叶片级的多个 动叶片分别由附图标记3b1、3b2、3b3、…表示，并且旋转力产生蒸 汽流，所述蒸汽流在动叶片3b1、3b2、3b3之间经过。
由内壳2b支承的喷嘴隔板4a1、4a2、4a3、…在动叶片级3a1、 3a2、3a3、…之间设置，从而所述喷嘴隔板与所述涡轮机转子3大致 共轴线，并彼此相互沿轴向分离。成对的喷嘴隔板4a1、4a2、4a3、… 与在喷嘴隔板的下游侧相邻设置的动叶片级3a1、3a2、3a3、…分别构 成涡轮机级。多个涡轮机喷嘴4b1、4b2、4b3、…分别与喷嘴隔板4a1、 4a2、4a3、…沿周向设置。
喷嘴隔板4a1、4a2、4a3、…由壳体2支承，从而构成蒸汽涡轮机 1的静止部分。在沿周向布置的多个涡轮机喷嘴4b1、4b2、4b3、…之 间之间流经的蒸汽流改变其方向，从而被引向成对的相邻布置的动叶 片级3a1、3a2、3a3、…的动叶片3b1、3b2、3b3、…。包括喷嘴隔板 4a1、4a2、4a3、...的涡轮机喷嘴4b1、4b2、4b3、...的一部分以及动 叶片级3a1、3a2、3a3、...的动叶片3b1、3b2、3b3、...的一部分的蒸 汽流动路径构成为蒸汽通道8。引至蒸汽涡轮机1的蒸汽从上游侧流 经蒸汽通道8至下游侧。
在涡轮机转子3与内壳2b之间设置轴密封装置12，从而密封轴， 以防止涡轮机转子3附近的蒸汽泄漏至内壳2b外侧的空间。轴密封装 置12包括主体以及与所述主体周向接合的多个填塞头(packing head)。
抗泄漏蒸汽密封件11在第一级喷嘴隔板4a1与第一动叶片级3a1 之间设置。抗泄漏蒸汽密封件11减小从第一级喷嘴隔板4a1与相邻设 置的动叶片级3a1之间的蒸汽通道8泄漏的蒸汽的流。
蒸汽涡轮机1设有将蒸汽引入蒸汽通道8中的喷嘴箱5。喷嘴箱5 在涡轮机转子3与内壳2b之间的空间10内固定至内壳2b，与涡轮机 转子3大致共轴线地设置。喷嘴箱5构成为蒸汽涡轮机1的静止部分。
喷嘴箱5是压力容器，所述压力容器处置高温和高压蒸汽。像如 图5所示的已知的蒸汽涡轮机那样，蒸汽进入管(未示出)连接至喷 嘴箱5的蒸汽入口部分。
在喷嘴箱5的出口部分，也就是喷嘴箱5的蒸汽出口部分构成为 蒸汽通道8的一部分，多个第一级涡轮机喷嘴4b1沿周向布置。换句 话说，第一级喷嘴隔板4a1结构上一体地设置在喷嘴箱5的出口部分 处。
喷嘴箱5的外周侧构件沿轴向延伸至下游侧。钩部沿轴向设置在 喷嘴箱5的延伸的外周侧构件的下游侧上。钩部与第二级喷嘴隔板4a2 接合。多个第二级涡轮机喷嘴4b2在第二级喷嘴隔板4a2上沿周向布 置。第二级涡轮机喷嘴4b2固定至喷嘴箱5，在它们之间具有第二级 喷嘴隔板4a2。
换句话说，喷嘴箱5在该实施例中保持至少两级喷嘴隔板4a1、 4a2、4a3、...。
因而，从蒸汽进入管7引到喷嘴箱5中的蒸汽然后从喷嘴箱5的 出口部分引至蒸汽通道8。引至蒸汽通道8的蒸汽在涡轮机喷嘴4b1、 4b2、4b3、...与动叶片3b1、3b2、3b3、…之间经过时膨胀，并且将蒸 汽的热能转换成动能，以驱动动叶片级3a1、3a2、3a3、…和涡轮机转 子3。
利用该结构，涡轮机转子3与内壳2b之间的、其中布置喷嘴箱5 的空间10(例如，喷嘴箱5周围的空间10)内的压力大致等于第二动 叶片级3a2的下游侧的蒸汽通道8的压力，这是因为喷嘴箱5的外周 侧构件延伸至第二级喷嘴隔板4a2。
因此，根据该实施例，在与具有仅仅设有如图5所示的第一级喷 嘴隔板4a1的喷嘴箱5的传统蒸汽涡轮机相比时，喷嘴箱5周围空间 10内的压力可以被减小。
结果，作用在壳体2上尤其作用在内壳2b上的力可以被减小。因 而，蒸汽涡轮机1可被制造得重量轻，并且蒸汽涡轮机1的材料成本 可以被减小。
第二级喷嘴隔板4a2在该实施例中单独地与喷嘴箱5设置。喷嘴 隔板4a2可选地可与喷嘴箱5一体设置，像第一级喷嘴隔板4a1那样。 在这种情况中，在下游侧延伸的喷嘴箱5的外周构件与喷嘴隔板4a2 的外环在结构上彼此相互一体。
在该实施例中，作为静止部分的内壳2b可以通过如图1所示的隔 壁9(bulkhead)刚性固定至喷嘴箱5。更具体地讲，隔壁9沿周向沿 喷嘴箱5的整个周边设置，作为密封件将喷嘴箱5周围的空间划分成 包括内侧空间10a和外侧空间10b的两个空间，其中所述喷嘴箱5周 围的空间在涡轮机转子3与内壳2b之间形成。内侧空间10a相对于蒸 汽通道8位于内侧，并且外侧空间10b相对于蒸汽通道8位于外侧。 换句话说，内侧空间10a意味着包括喷嘴箱5的内周侧(内侧)的空 间，而外侧空间10b意味着至少包括喷嘴箱的外周侧(外侧)的空间。 喷嘴箱5的外周侧包括蒸汽通道8的外周侧。利用该结构，内侧空间 10a与外侧空间10b之间的蒸汽流可以通过隔壁9被阻挡，其中所述隔 壁是设置在喷嘴箱5与除了喷嘴箱5以外的静止部分之间的密封件。 以下说明隔壁9的其它优点。
如上所述，抗泄漏蒸汽密封件11在第一级喷嘴隔板4a1(例如， 喷嘴箱5的出口部分)与第一动叶片级3a1之间设置，以减小蒸汽从 蒸汽通道8的泄漏。
然而，在第一级喷嘴隔板4a1的出口部分处的蒸汽通道8内的压 力与喷嘴箱5周围的空间10内的压力、也就是图1中第二动叶片级 3a2的下游处的蒸汽通道8内的压力之差是较大的时，从设置在喷嘴箱 5上的第一级喷嘴隔板4a1流出的蒸汽可经由喷嘴箱5周围的空间10 旁通至下游侧，而不管抗泄漏蒸汽密封件11的作用。
经由喷嘴箱5周围的空间10旁通的蒸汽不可在蒸汽涡轮机1内被 高效地利用，这是因为蒸汽从蒸汽通道8泄漏并且旁通至下游侧。换 句话说，因为通过抗泄漏蒸汽密封件11泄漏出的蒸汽的速度升高，所 以蒸汽涡轮机1的效率下降。在具有较大程度反应的涡轮机中该问题 变得严重，其中第一级涡轮机喷嘴4b1的出口与第一动叶片级3a1的 出口之间的压力差是较大的。
然而，在如图1所示的该实施例中，作为密封件的隔壁9在喷嘴 箱5周围设置，以将喷嘴箱5周围的空间10划分成内侧空间10a和外 侧空间10b。可以阻止这些空间10a与10b之间的蒸汽流，其中所述蒸 汽流包括从第一级喷嘴隔板4a1的出口部分经由喷嘴箱5周围的空间 10至动叶片级3a1的出口部分的旁通流。
因而，该实施例附加地设有隔壁9，并且喷嘴箱5周围的空间10 划分成相对于蒸汽通道8的内侧空间10a和外侧空间10b。因此，从设 置在喷嘴箱5的出口部分的第一级喷嘴隔板4a1流出的大多数蒸汽可 以沿蒸汽通道8引至第一动叶片级3a1。因此，从第一级喷嘴隔板4a1 流出的蒸汽的热能可以高效地转换成动能，以改进蒸汽涡轮机1的效 率。
作为密封件的隔壁9在该实施例中与喷嘴箱5一体地设置。可选 地，隔壁在喷嘴箱5与蒸汽涡轮机1的某些其它静止部分之间与内壳 2b一体地设置。仍可选地，隔壁可以与喷嘴箱5和内壳2单独地设置， 只要隔壁位于喷嘴箱5与蒸汽涡轮机1的某些其它静止部分之间，并 且可防止内侧空间10a与外侧空间10b之间的蒸汽流。
图2至4示出了该实施例的改型实施例。注意到的是，图2至4 是沿从垂直方向倾斜45°的平面的该实施例的改型实施例的是示意性 轴向剖视图。注意到的是，这些改型实施例的与图1所示蒸汽涡轮机 那些相同的部件由同样的附图标记表示，并且将不详细说明。
在每个如图2和3所示的该实施例的改型实施例的蒸汽涡轮机1 中，在涡轮机转子3与内壳2b之间在喷嘴箱5周围形成的空间10被 除了图1的隔壁9以外的密封件划分成相对于蒸汽通道8位于内侧的 内侧空间10a和相对于蒸汽通道8位于外侧的外侧空间10b。除此以外， 这些改型实施例与图1所示的第一实施例相同。
在图1所示的实施例中，隔壁9被设置为密封件，将空间10划分 成内侧空间10a和外侧空间10b。在如图2和3所示的这些改型实施例 中，隔壁9由作为密封件的喷嘴箱密封装置13代替。换句话说，在每 个这些改型实施例中，在涡轮机转子3与内壳2b之间在喷嘴箱5周围 形成的空间10被喷嘴箱密封装置13划分成相对于蒸汽通道8位于内 侧的内侧空间10a和相对于蒸汽通道8位于外侧的外侧空间10b。内侧 空间10a意味着包括喷嘴箱5的内周侧(内侧)的空间，而外侧空间 10b意味着至少包括喷嘴箱的外周侧(外侧)的空间。喷嘴箱5的外 周侧包括蒸汽通道8的外周侧。
特别地，在如图2所示的改型实施例中，喷嘴箱密封装置13包括 壳体侧密封装置13a，其中所述壳体侧密封装置密封喷嘴箱5与内壳 2b之间的间隙；以及转子侧密封装置13b，其中所述转子侧密封装置 密封喷嘴箱5与轴密封装置12的主体之间的间隙。因此，蒸汽并不从 内侧空间10a流至外侧空间10b，并且反之亦然。该结构提供了与图1 的第一实施例类似的优点。
在图3所示的另一改型实施例中，喷嘴箱密封装置13包括填塞头 13c，其中所述填塞头密封喷嘴箱5与涡轮机转子3之间的间隙；以及 凹槽区段13d，其中所述凹槽部分朝向涡轮机转子3在喷嘴箱5的外 侧表面上沿周向设置。填塞头13c包括多个区段，它们沿周向布置， 插入喷嘴箱5的凹槽部分13d中，以便接合。因而，作为整体，喷嘴 箱5与涡轮机转子3之间的间隙沿涡轮机转子3的整个周边被密封。
利用这种结构，在蒸汽由于填塞头13c的时效变质而泄漏时，填 塞头13c可以容易地由新的填塞头代替。因而，填塞头13c的维护性 得到改进。图3的改型实施例包括两个喷嘴箱密封装置13，它们每个 包括填塞头13c和凹槽部分13d，所述喷嘴箱密封装置沿轴向串联地布 置。然而，喷嘴箱密封装置的数量设置成一个或不止两个，大致取决 于内侧空间10a与外侧空间10b之间的所需的压力差。
如图4所示的另一改型实施例进一步调整了图3的改型实施例。 在包括改型实施例的如图1至3所示的第一实施例中，喷嘴箱5保持 第一级涡轮机喷嘴4b1和第二级涡轮机喷嘴4b2。在该如图4所示的 进一步改型的实施例中，喷嘴箱5还保持第三级涡轮机喷嘴4b3。
更具体地讲，如图4所示，蒸汽涡轮机的喷嘴箱5的外周侧构件 沿轴向延伸至下游侧。两个钩部在延伸部分上设置，并且第二级喷嘴 隔板4a2和第三级喷嘴隔板4a3分别与这两个钩部接合。多个第二级 涡轮机喷嘴4b2和多个第三级涡轮机喷嘴4b3分别与第二级喷嘴隔板 4a2和第三级喷嘴隔板4a3沿周向设置。因而，在该改型实施例中，第 二级涡轮机喷嘴4b2和第三级涡轮机喷嘴4b3分别固定至喷嘴箱5， 在它们之间具有第二级喷嘴隔板4a2和第三级喷嘴隔板4a3。除此以 外，该改型实施例的结构与图3的第一实施例的改型实施例的相同。
利用该结构，喷嘴箱5周围的空间的外侧空间10b的压力大致等 于第三动叶片级3a3的出口处蒸汽通道8的压力。因此，外侧空间10b 的压力可以进一步被减小，从而内壳2b的壁厚可以因此被减小。
在如图4所示的该改型实施例中，第二级和第三级喷嘴隔板4a2、 4a3单独地与喷嘴箱5设置，并且第二级和第三级涡轮机喷嘴4b2、4b3 分别由喷嘴箱5保持，而在它们之间具有喷嘴隔板4a2、4a3。然而， 该结构并不限于这些，并且第二级和第三级喷嘴隔板4a2、4a3可以与 沿轴向延伸至下游侧的喷嘴箱5的外周构件一体形成。
在如图4所示的改型实施例中，仅仅第一级至第三级涡轮机喷嘴 4b1、4b2、4b3由喷嘴箱5保持。可选地，第四级和随后级涡轮机喷 嘴4b4、…还可由喷嘴箱5保持。
在如图4所示的改型实施例中，包括填塞头13c和凹槽部分13d 的喷嘴箱密封装置13设置为密封件，该密封件将喷嘴箱周围的空间划 分成内侧空间10a和外侧空间10b。然而，可选地，喷嘴箱密封装置 13可以包括两个构件，包含壳体侧密封装置13a，其中所述壳体侧密 封装置密封喷嘴箱5与内壳2b之间的间隙；以及转子侧密封装置13b， 其中所述转子侧密封装置密封喷嘴箱5与轴密封装置12的主体之间的 间隙，如图2所示。可选地，喷嘴箱密封装置13可由如图1所示的隔 壁9代替。