專利名稱：燃?xì)廨啓C(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1的前序部分的燃?xì)廨啓C(jī)。
背景技術(shù)：
燃?xì)廨啓C(jī)及其工作方式一般地是已知的。在燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行期間，為冷卻 透平的導(dǎo)流葉片和工作葉片需要具有冷卻壓力水平的冷卻空氣，該冷卻空氣 通常提供于燃?xì)廨啓C(jī)壓縮機(jī)或其擴(kuò)散器的出口處，且因此在此處獲取。雖然 由壓縮機(jī)提供的加壓空氣已在前接于壓縮機(jī)的吸入殼體內(nèi)被預(yù)過濾，但布置 在此處的過濾器不足以將流過燃?xì)廨啓C(jī)的承受熱氣體的部件的冷卻空氣按 要求地清潔。由壓縮機(jī)末端空氣攜帶的污染微粒至少對(duì)于壓縮機(jī)末端空氣的
作為冷卻空氣用于透平冷卻的部分是有風(fēng)險(xiǎn)的。風(fēng)險(xiǎn)尤其在于透平葉片沖擊 冷卻所要求的冷卻空氣孔由于冷卻空氣中攜帶的污染微粒在其上的沉積而
堵塞。這因此使得所要求的透平葉片的冷卻可能不能得到持續(xù)保證。
由此原因，必須通過另外的措施清潔供透平使用的冷卻空氣，以排除此 類故障。
為此，例如已知了布置在燃?xì)廨啓C(jī)內(nèi)部的過濾器管，但這導(dǎo)致了高成本 且另外導(dǎo)致了復(fù)雜的構(gòu)造。此外，已知了固定在壓縮機(jī)出口處的用于使微粒
偏轉(zhuǎn)的板。US 4,820,116例如示出了此類的偏轉(zhuǎn)板。該板的朝向壓縮機(jī)的端 部在此固定在擴(kuò)散器壁上。該板的朝向透平的另一個(gè)端部是懸空的，且同時(shí) 部分地突伸超出用于冷卻空氣的抽氣口，其中，使冷卻空氣可以沿徑向方向 流入。這造成了污物分離度可能并不是足夠的。

發(fā)明內(nèi)容
由此可見，本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案是提供一種此類燃?xì)廨啓C(jī)，其 中進(jìn)一步降低了透平冷卻的風(fēng)險(xiǎn)。
為解決此技術(shù)問題，本發(fā)明建議在抽氣口的徑向更外側(cè)相鄰地設(shè)有用于分離微粒的保護(hù)元件，該保護(hù)元件使壓縮機(jī)末端空氣中懸浮的^f效粒難以流入 抽氣口內(nèi)。保護(hù)元件在此形成為分隔板，該分隔板以其朝向透平的端部固定 地連接在透平側(cè)的殼體上。通過此保護(hù)元件可以進(jìn)一步改進(jìn)透平冷卻空氣的
清潔性；可能的有害微粒在冷卻空氣內(nèi)的份額明顯降低，使得冷卻空氣孔的 堵塞能更少出現(xiàn)或完全避免。雖然保護(hù)元件與抽氣口有間距地布置且軸向突 伸入中空空間內(nèi)，但已證明此保護(hù)元件有效地阻止了^U立流入到透平的冷卻 通道系統(tǒng)的入口開口內(nèi)。此外，出現(xiàn)在中空腔室內(nèi)的壓縮^/L末端空氣流的偏 轉(zhuǎn)意外地并不影響對(duì)空氣冷卻的燃燒室的冷卻，而這可能阻礙此類保護(hù)元件 的使用。
保護(hù)元件構(gòu)造為環(huán)形分隔板，以此將用于冷卻空氣的所述抽氣口或全部 抽氣口以在其上方具有距離的分隔板完全覆蓋。以此方式，分隔板特別地防 止了在壓縮機(jī)末端空氣中攜帶的微粒流入到抽氣口內(nèi)。
因此，所建議的措施導(dǎo)致了對(duì)于透平部件的持續(xù)無損害冷卻，以此可提 高透平的壽命和可使用性。
本發(fā)明的設(shè)計(jì)的其它優(yōu)點(diǎn)在從屬權(quán)利要求中給出。
在特別地有利的設(shè)計(jì)中，保護(hù)元件具有朝向壓縮機(jī)的端部和與之對(duì)置的 固定在透平上的端部，其中透平側(cè)端部布置在比壓縮機(jī)側(cè)端部更小的半徑 上。因此，保護(hù)元件在透平的相對(duì)于機(jī)器軸線對(duì)稱的上半部?jī)?nèi)形成了傾斜的 平面，微粒可降落且沉積在該平面上。在此如下地選擇保護(hù)元件的傾斜度， 即，使保護(hù)元件的朝向壓縮機(jī)的懸空端的位置高于其朝向透平的固定端。因 此，在燃?xì)廨啓C(jī)的上半部?jī)?nèi)形成了用于壓縮機(jī)末端空氣內(nèi)懸浮的污染微粒的 微粒阱。在可能會(huì)出現(xiàn)此問題的燃?xì)廨啓C(jī)的上半部?jī)?nèi)，也可靠地避免了由于 重力造成的微粒向抽氣口內(nèi)的流入。
在本發(fā)明的有利的擴(kuò)展中，所述抽氣口或每個(gè)抽氣口設(shè)在與轉(zhuǎn)子環(huán)繞接 合的軸保護(hù)件的表面內(nèi)?？蛇x地，所述抽氣口或每個(gè)抽氣口也可以構(gòu)造為縫 隙，所述縫隙由轉(zhuǎn)子的端側(cè)表面和固定的軸保護(hù)件形成。通過這些措施，可 以以流動(dòng)技術(shù)上特別地有效的方式從中空腔室取出壓縮機(jī)末端空氣的 一部 分作為冷卻空氣，且將其引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子內(nèi)。
如果保護(hù)元件將沿著機(jī)器軸線觀察的每個(gè)抽氣口的延伸完全地但卻有 距離地覆蓋，那么分離度會(huì)特別高。此外，本發(fā)明尤其用于可軸向流過的靜止的燃?xì)廨啓C(jī)，該燃?xì)廨啓C(jī)配備 有多個(gè)同心于中心軸線布置且在周長上均勻分布的管狀燃燒室。


下面結(jié)合附圖解釋本發(fā)明。
圖1以抽象圖示出了在壓縮機(jī)出口側(cè)的端部和透平入口之間的區(qū)域內(nèi) 穿過燃?xì)廨啓C(jī)的縱截面。
具體實(shí)施例方式
附圖詳細(xì)地示出了穿過可軸向流過的靜止燃?xì)廨啓C(jī)10的在壓縮機(jī)12 出口側(cè)的端部和透平入口之間的軸向段內(nèi)的縱截面。燃?xì)廨啓C(jī)10的壓縮機(jī) 12中僅示出了最后一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)14，該壓縮機(jī)級(jí)帶有布置在轉(zhuǎn)子16上的工 作葉片18以及關(guān)于流過壓縮機(jī)14的空氣布置在氣流下游的導(dǎo)流葉片20。 此外，在壓縮機(jī)導(dǎo)流葉片20的下游設(shè)有壓縮機(jī)擴(kuò)散器22，通過該壓縮機(jī)擴(kuò) 散器22可以使從壓縮機(jī)12端部流出的加壓空氣流入到中空腔室24內(nèi)。中 空腔室24也稱為燃燒室增壓器26或簡(jiǎn)稱為增壓器，它在軸向上觀察時(shí)位于 壓縮機(jī)12和透平30之間。徑向觀察時(shí)，增壓器26布置在位于更外側(cè)的殼 體32和位于更內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子16或者說是軸保護(hù)件34之間。軸保護(hù)件34布置 在轉(zhuǎn)子側(cè)且包圍轉(zhuǎn)子。軸保護(hù)件34在壓縮機(jī)側(cè)通過壓縮機(jī)擴(kuò)散器22以及通 過壓縮機(jī)導(dǎo)流葉片20與殼體32旋轉(zhuǎn)固定地連接，且在透平側(cè)與透平30的 導(dǎo)流葉片49固定連接。此外，在增壓器26內(nèi)部提供了多個(gè)同心于機(jī)器軸線 36布置的且在周長上均勻分布的管狀燃燒室40，圖中僅圖示了管狀燃燒室 40的一個(gè)。每個(gè)管狀燃燒室40在其朝向壓縮才/L 12的封閉端部42具有用于 供入可燃介質(zhì)B的燃燒器44。管狀燃燒室40的與封閉端部42對(duì)置的開口 端部46突伸入環(huán)形熱氣體通道內(nèi)，其中示意性地描繪了第一透平級(jí)48的導(dǎo) 流葉片49的一個(gè)。另外，在更下游處接有固定在轉(zhuǎn)子16上的透平工作葉片 50。
燃?xì)廨啓C(jī)10的可圍繞機(jī)器軸線36旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子16包括多個(gè)轉(zhuǎn)子盤(盡 管并未示出)，這些轉(zhuǎn)子盤通過中央的或多個(gè)分散的拉伸桿柱相互張緊。轉(zhuǎn) 子盤的一部分承載了壓縮機(jī)12和透平30的工作葉片18， 50。
6在固定的軸保護(hù)件34內(nèi)設(shè)有多個(gè)沿周長分布的孔56,孔56的布置在 軸保護(hù)件的朝向中空腔室34的表面52內(nèi)的開口被構(gòu)造為抽氣口 54。通過 這些孔56可將通過壓縮機(jī)擴(kuò)散器22供給增壓器26的壓縮機(jī)末端空氣部分 地取出以用于冷卻透平部件。環(huán)形的第二抽氣口 55設(shè)在導(dǎo)流葉片49的導(dǎo)流 葉片覆蓋帶62和軸保護(hù)件34的第二段之間。抽氣口 54, 55因此設(shè)在中空 腔室24的轉(zhuǎn)子側(cè)(即徑向內(nèi)側(cè))的限制壁內(nèi)。但也可以替代所示出的技術(shù) 方案規(guī)定，將抽氣口 54直接設(shè)在轉(zhuǎn)子16內(nèi)。
在抽氣口 54的下游，將可取出的壓縮機(jī)末端空氣通過布置在轉(zhuǎn)子16 內(nèi)和/或上的冷卻通道系統(tǒng)58供給至第一透平級(jí)48的工作葉片50，以進(jìn)行 冷卻。為冷卻透平工作葉片49而設(shè)有可通過第二抽氣口 55取出的壓縮機(jī)末 端空氣。此外，可將從增壓器26取出的冷卻空氣也供給至轉(zhuǎn)子16的其它的 承受熱氣體的部件或透平部件。
供給至增壓器20的壓縮機(jī)末端空氣的絕大部分首先用于冷卻管狀燃燒 室40,且然后通過燃燒介質(zhì)B的燃燒用于熱氣體生成。為此，壓縮機(jī)末端 空氣通過開口 68供給至僅示意性地解釋的燃燒室通道系統(tǒng)，該通道系統(tǒng)繼 續(xù)導(dǎo)向燃燒器44。
為提供特別地純凈的，即僅帶有特別少的污染微粒的冷卻空氣以用于冷 卻透平部件(例如冷卻導(dǎo)流葉片49和/或工作葉片50)，提供了處于抽氣口 54, 55的徑向更外側(cè)且與之具有距離的用于分離微粒的保護(hù)元件60,保護(hù) 元件60使懸浮在壓縮機(jī)末端空氣內(nèi)的微粒難于流入到抽氣口 54， 55內(nèi)。保 護(hù)元件60被構(gòu)造為分隔板，分隔板在導(dǎo)流葉片覆蓋帶62上，即在導(dǎo)流葉片 49徑向內(nèi)側(cè)的端部與透平30的殼體32固定地連接。例如，保護(hù)元件60可 作為環(huán)形分隔板錐形地包圍機(jī)器軸線36，使得分隔板的朝向壓縮機(jī)12的懸 空端64布置在大于固定在透平30上的對(duì)置的端部66的半徑的半徑上。
在一種可選的設(shè)計(jì)中，軸保護(hù)件34與圖示的技術(shù)方案相比也可以縮短 地構(gòu)造，使得布置在轉(zhuǎn)子16的周面上的抽氣口 54可由分布在周長上的布置 在轉(zhuǎn)子盤內(nèi)的孔形成，所述孔與冷卻通道系統(tǒng)58流體連通。
在附圖中，在抽氣口 54的上方示處的保護(hù)元件60造成懸浮在壓縮機(jī)末 端空氣內(nèi)的微粒的分離，如下文中將描述。大約lO)iim量級(jí)的微粒主要地 隨著從壓縮機(jī)擴(kuò)散器22流出的壓縮機(jī)末端空氣的主流70,使得這些^:粒與壓縮機(jī)末端空氣的大部分一起通過布置在管狀燃燒室40上的開口 68離開增 壓器26，以供給至燃燒器44并燃燒。此主流70的路徑連同主流70所攜帶 的小微粒( 10nm)基本上以附圖標(biāo)記70所表示的箭頭示出。
因?yàn)橄鄬?duì)小的微粒在增壓器26內(nèi)跟隨主流70，所以它們沒有到達(dá)冷卻 通道系統(tǒng)58的抽氣口 54, 55,使得水平分隔板由此原因而對(duì)于此微粒尺寸 不具有明顯的影響。
通過近似水平布置的分隔板防止了大于50 nm的量級(jí)的較大的微粒進(jìn) 入冷卻通道系統(tǒng)58。隨同壓縮機(jī)末端空氣從壓縮機(jī)擴(kuò)散器22流出的此類大 微粒到達(dá)管狀燃燒室40且由管狀燃燒室40向下偏轉(zhuǎn)。隨后，壓縮機(jī)末端空 氣的偏轉(zhuǎn)的這一部分80連同微粒在透平30的方向上流動(dòng)且然后從徑向外側(cè) 到達(dá)分隔板的外側(cè)。從此處起，壓縮機(jī)末端空氣水平地繼續(xù)在壓縮機(jī)擴(kuò)散器 22以及壓縮機(jī)12的方向上流動(dòng)。因?yàn)楸Ｗo(hù)元件60突伸超出抽氣口 54的整 個(gè)軸向延伸，所以盡管存在作用在微粒上的力，微粒也能夠保持遠(yuǎn)離冷卻通 道系統(tǒng)58的抽氣口 54。在進(jìn)一步的行進(jìn)中，主流70攜帶了被供給至壓縮 機(jī)12的較大的微粒且將其輸送到開口 68,在此處微粒就離開增壓器26。大 于50 jam的量級(jí)的微粒的此所述路徑通過帶有附圖標(biāo)記80的箭頭在圖中示 出。
動(dòng)速度，此外在此位置上形成了對(duì)于微粒的沉積可能性，這進(jìn)一步提高了冷 卻空氣的純凈性。沉積在此位置上的微粒對(duì)于燃?xì)廨啓C(jī)及其運(yùn)行是無害的。 總之，通過本發(fā)明提供了用于對(duì)在透平30內(nèi)使用的冷卻空氣進(jìn)行清潔 的有效措施，該措施是特別高效的。因此，相對(duì)純凈的加壓冷卻空氣可流入 透平30的冷卻通道系統(tǒng)58內(nèi)，以此可以避免承受熱氣體的沖擊冷卻的透平 部件的冷卻孔的堵塞。
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權(quán)利要求
1. 一種燃?xì)廨啓C(jī)(10)，該燃?xì)廨啓C(jī)帶有殼體(32)，在所述殼體(32)內(nèi)沿機(jī)器軸線(36)相繼布置壓縮機(jī)(12)、至少一個(gè)燃燒室(40)和透平(30)；該燃?xì)廨啓C(jī)還帶有沿所述機(jī)器軸線(26)延伸的轉(zhuǎn)子(16)，其中，在軸向觀察時(shí)在所述壓縮機(jī)(12)和所述透平(30)之間且在徑向觀察時(shí)在所述殼體(22)和所述轉(zhuǎn)子(16)之間設(shè)有與所述機(jī)器軸線(26)同心的中空腔室(24)，在所述中空腔室(24)內(nèi)布置所述燃燒室(40)，且可以將在所述壓縮機(jī)(12)內(nèi)加壓的抽吸空氣作為壓縮機(jī)末端空氣供給至所述中空腔室(24)，且可通過至少一個(gè)轉(zhuǎn)子側(cè)的抽氣口(54，55)從所述中空腔室(24)取出所述壓縮機(jī)末端空氣的一部分作為冷卻空氣來用于冷卻透平，其中在所述抽氣口(54，55)的徑向更外側(cè)相鄰地設(shè)有用于分離微粒的保護(hù)元件(60)，所述保護(hù)元件(60)使所述壓縮機(jī)末端空氣中懸浮的微粒難以流入所述抽氣口(54，55)內(nèi)，其特征在于所述保護(hù)元件(60)被構(gòu)造成分隔板，所述分隔板以其朝向所述透平(30)的端部(66)固定地連接在透平側(cè)的殼體(32)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)(10)，其中，所述保護(hù)元件(60) 被構(gòu)造為環(huán)形分隔板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃?xì)廨啓C(jī)(10 )，其中，所述保護(hù)元件(60 ) 具有朝向所述壓縮機(jī)(12)的與所述透平(30)對(duì)置的端部(64)，其中， 透平側(cè)的所述端部(66 )布置在比壓縮機(jī)側(cè)的所述端部(64 )更小的半徑上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的燃?xì)廨啓C(jī)(10)，其中，所述抽 氣口 ( 54, 55 )或每個(gè)抽氣口 (54， 55)設(shè)在一軸保護(hù)件(34)的朝向所述 中空腔室(24)的表面(52)內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的燃?xì)廨啓C(jī)(10)，其中，所述抽 氣口 ( 54, 55 )或每個(gè)抽氣口 (54, 55 )被構(gòu)造成縫隙，所述縫隙由所述轉(zhuǎn) 子(16)的端側(cè)表面(52)和一固定的軸保護(hù)件(24)形成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的燃?xì)廨啓C(jī)(10 ),其中，所述保 護(hù)元件(60)完全突伸超出每個(gè)抽氣口 (54)的沿所述機(jī)器軸線(36)觀察的延伸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的可軸向流過的靜止的燃?xì)廨啓C(jī)(10)，該燃?xì)廨啓C(jī)帶有多個(gè)同心于所述機(jī)器軸線(36)的均勻分布的管狀 燃燒室(40)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有空氣冷卻的燃?xì)廨啓C(jī)(10)。以本發(fā)明提供了一種用于清潔在透平(30)內(nèi)使用的冷卻空氣的有效措施，該措施是特別高效的。為使相對(duì)純凈的即無微粒的加壓冷卻空氣流入透平(30)的冷卻通道系統(tǒng)(58)內(nèi)，建議在抽氣口(54，55)的徑向更外側(cè)相鄰地設(shè)有用于分離微粒的保護(hù)元件(60)，該保護(hù)元件(60)使壓縮機(jī)末端空氣中懸浮的微粒難以流入抽氣口(54，55)內(nèi)。以此可以避免承受熱氣體的沖擊冷卻的透平部件內(nèi)的冷卻孔的堵塞。
文檔編號(hào)F01D5/08GK101506474SQ200780031344
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2007年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月22日
發(fā)明者弗蘭克·米爾德納 申請(qǐng)人:西門子公司