專利名稱：軸向流類型燃?xì)廨啓C(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)的技木。它涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的軸向流類型的燃?xì)廨啓C(jī)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及軸向流類型的燃?xì)廨啓C(jī)，圖5中顯示了其實(shí)例。圖5的燃?xì)廨啓C(jī)10根據(jù)順序燃燒的原理來(lái)運(yùn)行。它包括壓縮機(jī)1、具有多個(gè)燃燒器3和第一燃料供應(yīng)2的第一燃燒室4、高壓渦輪5、具有第二燃料供應(yīng)6的第二燃燒室7，以及具有交替的導(dǎo)葉13或33排和葉片16或36排(它們布置成沿著機(jī)器軸線9布置的多個(gè)渦輪級(jí))的低壓渦輪8。根據(jù)圖5的燃?xì)廨啓C(jī)10包括定子和轉(zhuǎn)子。定子包括其中安裝有導(dǎo)葉13、33的殼體；這些導(dǎo)葉13、33必須形成成形通道，在燃燒室7中產(chǎn)生的熱氣流過(guò)成形通道。沿需要的方向流動(dòng)的氣體撞擊在安裝在轉(zhuǎn)子軸的軸狹縫中的葉片16、36上，并且使渦輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。 為了保護(hù)定子殼體抵抗在葉片16、36上面流動(dòng)的熱氣，使用了安裝在相鄰的導(dǎo)葉排之間的定子熱防護(hù)件。高溫渦輪級(jí)需要將冷卻空氣供應(yīng)到導(dǎo)葉、定子熱防護(hù)件和葉片中。圖1中顯示了燃?xì)廨啓C(jī)10的典型的被冷卻的燃?xì)廨啓C(jī)級(jí)TS的區(qū)段。在燃?xì)廨啓C(jī) 10的渦輪級(jí)TS內(nèi)，導(dǎo)葉13排安裝在導(dǎo)葉承載件11上。在導(dǎo)葉13的下游，提供了葉片16 排，其中的各個(gè)在其尖部處具有外部平臺(tái)17。與葉片16的尖部相對(duì)，定子熱防護(hù)件18安裝在導(dǎo)葉承載件11上。導(dǎo)葉13中的各個(gè)具有外部平臺(tái)14。導(dǎo)葉13和葉片16用它們的相應(yīng)的外部平臺(tái)14和17來(lái)限定熱氣路徑12的邊界，來(lái)自燃燒室的熱氣流過(guò)熱氣路徑12。為了確保這種高溫燃?xì)廨啓C(jī)10的運(yùn)行具有長(zhǎng)的壽命，形成其流徑12的所有部件應(yīng)當(dāng)被有效地冷卻。因此，冷卻空氣23通過(guò)相應(yīng)的冷卻膛孔21和22而被從氣室20引導(dǎo)到定子熱防護(hù)件18和導(dǎo)葉13以及葉片16的外部平臺(tái)17。但是，圖1的已知的渦輪設(shè)計(jì)需要將額外的足夠量的冷卻空氣23供應(yīng)到定子熱防護(hù)件18的背部上的腔體19中，以冷卻那些定子熱防護(hù)件和外部葉片平臺(tái)17，并且這個(gè)特征可看作此設(shè)計(jì)的短處。另ー個(gè)缺陷是傳統(tǒng)的定子熱防護(hù)件固定方式，其中，在導(dǎo)葉13和定子熱防護(hù)件18之間存在空隙(見(jiàn)圖1中的所圈出的區(qū)域A)，并且冷卻空氣的一部分會(huì)通過(guò)所述空隙從腔體19泄漏到渦輪流徑12 中(見(jiàn)區(qū)域A中的箭頭)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種具有這樣的渦輪級(jí)冷卻方案的燃?xì)廨啓C(jī)該渦輪級(jí)冷卻方案避免了已知的冷卻構(gòu)造的缺陷，并且顯著地減少了所述渦輪級(jí)內(nèi)的冷卻空氣的消耗。這個(gè)和其它目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)達(dá)到。本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)是軸向流類型，并且包括具有交替的空氣冷卻式葉片排和空氣冷卻式轉(zhuǎn)子熱防護(hù)件排的轉(zhuǎn)子， 以及具有安裝在導(dǎo)葉承載件上的交替的空氣冷卻式導(dǎo)葉排和空氣冷卻式定子熱防護(hù)件排的定子，其中，定子同軸地包圍轉(zhuǎn)子而在它們之間限定熱氣路徑，使得葉片排和定子熱防護(hù)件排以及導(dǎo)葉排和轉(zhuǎn)子熱防護(hù)件排分別彼此相關(guān)，并且導(dǎo)葉排和沿下游方向的下一葉片排限定渦輪級(jí)。根據(jù)本發(fā)明，在渦輪級(jí)內(nèi)提供了機(jī)構(gòu)來(lái)再使用已經(jīng)用來(lái)冷卻渦輪級(jí)的導(dǎo)葉的尤其翼型件的冷卻空氣來(lái)冷卻導(dǎo)葉的下游的所述渦輪級(jí)的定子熱防護(hù)件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，再使用機(jī)構(gòu)包括用于在經(jīng)使用的冷卻空氣離開(kāi)導(dǎo)葉時(shí)收集經(jīng)使用的冷卻空氣的第一機(jī)構(gòu)，以及用于將收集到的經(jīng)使用的冷卻空氣引導(dǎo)到導(dǎo)葉的下游的所述渦輪級(jí)的定子熱防護(hù)件上以進(jìn)行冷卻的第二機(jī)構(gòu)。優(yōu)選地，再使用機(jī)構(gòu)進(jìn)一歩包括用于將收集到的經(jīng)使用的冷卻空氣引導(dǎo)到導(dǎo)葉的下游的所述渦輪級(jí)的葉片的外部平臺(tái)上以進(jìn)行冷卻的第三機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施例，渦輪級(jí)的導(dǎo)葉各自包括外部平臺(tái)，并且再使用機(jī)構(gòu)在外部平臺(tái)的正上方結(jié)合到導(dǎo)葉中。根據(jù)另ー個(gè)實(shí)施例，收集機(jī)構(gòu)包括用于導(dǎo)葉中的各個(gè)的、位于外部平臺(tái)的上側(cè)上的導(dǎo)葉冷卻空氣的出口處的第一腔體，引導(dǎo)機(jī)構(gòu)包括沿周向方向延伸且連接到所述第一腔體上的第二腔體，其中，沿著周向方向相等地分布的多個(gè)第一沿軸向定向的孔將來(lái)自第二腔體的經(jīng)使用的冷卻空氣引導(dǎo)到渦輪級(jí)的相鄰的定子熱防護(hù)件的外側(cè)上，以進(jìn)行冷卻。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，沿著周向方向相等地分布的多個(gè)第二沿軸向定向的孔將來(lái)自第二腔體的經(jīng)使用的冷卻空氣引導(dǎo)到渦輪級(jí)的相鄰的葉片的外部平臺(tái)的外側(cè)上， 以進(jìn)行冷卻。優(yōu)選地，渦輪級(jí)的葉片的外部平臺(tái)各自包括沿周向定向的前齒，渦輪級(jí)的導(dǎo)葉用它們的外部平臺(tái)的后壁處的沿周向延伸的下游突出部來(lái)疊置在所述前齒上，并且各個(gè)下游突出部設(shè)有與前齒正正好相対的蜂巣。根據(jù)另ー個(gè)實(shí)施例，第一腔體由外部平臺(tái)的上側(cè)上的呈框架的形式的肋來(lái)建立， 該框架由密封屏覆蓋。根據(jù)另ー個(gè)實(shí)施例，第二腔體由外部平臺(tái)的后壁中的凹部建立，該凹部由密封屏
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現(xiàn)在通過(guò)不同的實(shí)施例且參照附圖來(lái)更密切地闡述本發(fā)明。圖1顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪級(jí)的冷卻細(xì)節(jié)；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪級(jí)的冷卻細(xì)節(jié)；圖3以透視圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的、圖2的導(dǎo)葉的外部平臺(tái)的構(gòu)造， 其中，移除了所有的屏；圖4以透視圖顯示了所有的屏布置就位的、圖3的導(dǎo)葉的外部平臺(tái)的構(gòu)造；以及圖5顯示了可用于實(shí)踐本發(fā)明的具有順序燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)的眾所周知的基本設(shè)計(jì)。部件列表1壓縮機(jī)2、6燃料供應(yīng)3燃燒器4、7燃燒室5高壓渦輪
8低壓渦輪
9軸線
10、30燃?xì)廨啓C(jī)
11、31導(dǎo)葉承載件
12、32熱氣路徑
13,33導(dǎo)葉
14、34外部平臺(tái)(導(dǎo)葉)
15、35腔體
16,36葉片
17、37外部平臺(tái)(葉片)
18,38定子熱防護(hù)件
19腔體
20氣室
21、22冷卻膛孔
23冷卻空氣
39、41、46、52 腔體
40肋
42孔
43孔
44密封屏
45屏
47突出部
48、49 鉤
50前齒(葉片外部平臺(tái))
51蜂巣
TS渦輪級(jí)
具體實(shí)施例方式圖2提供了所提出的高溫渦輪級(jí)設(shè)計(jì)的一個(gè)實(shí)施例，其中，部分地節(jié)約了冷卻空氣，因?yàn)槔昧嗽跍u輪級(jí)的導(dǎo)葉中用完了的空氣。圖2的燃?xì)廨啓C(jī)30包括渦輪級(jí)TS，渦輪級(jí)TS具有導(dǎo)葉33排，后面是葉片36排。葉片36安裝在轉(zhuǎn)子上，未在圖中顯示轉(zhuǎn)子。導(dǎo)葉 33安裝在導(dǎo)葉承載件31上，導(dǎo)葉承載件31包圍轉(zhuǎn)子而限定熱氣路徑32。也安裝在導(dǎo)葉承載件31上的是定子熱防護(hù)件38，其與葉片36的尖部處的外部平臺(tái)37相対。外部平臺(tái)37 在它們的外側(cè)上設(shè)有各自沿周向方向延伸的若干個(gè)齒。這些齒中的ー個(gè)(前齒)具有參考標(biāo)號(hào)50。在導(dǎo)葉33中用完了的空氣通過(guò)外部平臺(tái)34從導(dǎo)葉翼型件傳送到小腔體39，小腔體39通過(guò)肋40來(lái)與基本(外部)平臺(tái)34隔開(kāi)(見(jiàn)圖2和幻?？諝馊缓髲那惑w39流到附近的沿著周向方向延伸的腔體41中，并且分配到平行的兩排沿周向方向相等地間隔開(kāi)的第一孔42和第二孔43中(見(jiàn)圖2和;3)。第一孔42將經(jīng)使用的冷卻空氣的射流引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子熱防護(hù)件38的另ー側(cè)上。第二孔43將經(jīng)使用的冷卻空氣的射流1引導(dǎo)到外部葉片平臺(tái) 37的前齒50。腔體39和41由公共的密封屏44(圖4)封閉。另ー個(gè)(穿孔的)屏45位于外部平臺(tái)34的剰余的最大的部分的上方，并且用于冷卻平臺(tái)表面以及用于傳送到導(dǎo)葉翼型件的內(nèi)部中的空氣穿過(guò)此屏的孔。上面描述的用完了的空氣的高效利用有可能避免額外地將新鮮的冷卻空氣供應(yīng)給定子熱防護(hù)件38和葉片護(hù)罩或外部平臺(tái)37。所提出的根據(jù)圖2的設(shè)計(jì)的另ー個(gè)重要的創(chuàng)新在干，在外部導(dǎo)葉平臺(tái)34的后壁上提供了突出部47(見(jiàn)圖2-4)。此突出部47在其下側(cè)上配備有蜂巣51。外部葉片平臺(tái)37 的前齒50位于突出部47的下方，并且這個(gè)齒50防止用完了的空氣從外部平臺(tái)37和定子熱防護(hù)件38之間的腔體46泄漏到渦輪流徑32中。當(dāng)所提出的根據(jù)圖2的外部導(dǎo)葉平臺(tái)34的形狀與圖1中提供的外部導(dǎo)葉平臺(tái)14 的形狀相比吋，清楚的是，缺少額外的空隙還導(dǎo)致泄漏減到最少(見(jiàn)圖1中標(biāo)識(shí)的區(qū)域A)。 因而，用完了的空氣會(huì)無(wú)損失地傳送通過(guò)第一孔42而進(jìn)入定子熱防護(hù)件38和外部葉片平臺(tái)37之間的腔體46。這個(gè)空氣顯著地改進(jìn)了外部葉片平臺(tái)37的熱狀態(tài)，并且有可能避免額外地供應(yīng)空氣來(lái)冷卻定子熱防護(hù)件38。用完了的空氣也通過(guò)部件接頭中的空隙傳送到導(dǎo)葉承載件31和定子熱防護(hù)件38 之間的腔體52中。傳送通過(guò)第二孔43的用完了的空氣用來(lái)保護(hù)外部葉片平臺(tái)37的前齒 50。對(duì)于本發(fā)明，可獲得以下優(yōu)點(diǎn)1.在導(dǎo)葉中用完了的空氣然后被用來(lái)冷卻其它部件。2.不存在對(duì)引入額外的空氣來(lái)冷卻定子熱防護(hù)件的需要。3.所提出的在其后壁上具有額外的突出部47的外部導(dǎo)葉平臺(tái)的形狀有可能避免額外的冷卻空氣通過(guò)圖1中的區(qū)域A所標(biāo)識(shí)的狹縫泄漏。4.經(jīng)使用的空氣會(huì)填充腔體52 (見(jiàn)圖2)，并且保護(hù)導(dǎo)葉承載件31免于過(guò)熱。因而，在其外部平臺(tái)34處具有突出部47的導(dǎo)葉和用于經(jīng)使用的空氣的單獨(dú)的收集器(腔體39)的結(jié)合，以及它們之間形成有腔體46的非冷卻式定子熱防護(hù)件38和三叉式外部葉片平臺(tái)37的結(jié)合使得能夠產(chǎn)生現(xiàn)代的高性能渦輪。
權(quán)利要求
1.一種軸向流類型的燃?xì)廨啓C(jī)(30)，包括具有交替的空氣冷卻式葉片(36)排和空氣冷卻式轉(zhuǎn)子熱防護(hù)件排的轉(zhuǎn)子，以及具有安裝在導(dǎo)葉承載件(31)上的交替的空氣冷卻式導(dǎo)葉(3 排和空氣冷卻式定子熱防護(hù)件(38)排的定子，其中，所述定子同軸地包圍所述轉(zhuǎn)子而在它們之間限定熱氣路徑(32)，使得所述葉片(36)排和定子熱防護(hù)件(38)排以及所述導(dǎo)葉(33)排和轉(zhuǎn)子熱防護(hù)件排分別彼此相關(guān)，并且導(dǎo)葉(33)排和沿下游方向的下一葉片(36)排限定渦輪級(jí)(TS)，其特征在干，在渦輪級(jí)(TS)內(nèi)提供了機(jī)構(gòu)(39-44)來(lái)再使用已經(jīng)用來(lái)冷卻所述渦輪級(jí)(TS)的所述導(dǎo)葉(33)的尤其翼型件的冷卻空氣來(lái)冷卻所述導(dǎo)葉(33)的下游的所述渦輪級(jí)(TS)的所述定子熱防護(hù)件(38)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在干，所述再使用機(jī)構(gòu)包括用于在經(jīng)使用的冷卻空氣離開(kāi)所述導(dǎo)葉(33)時(shí)收集經(jīng)使用的冷卻空氣的第一機(jī)構(gòu)(39，40，44)，以及用于將收集到的經(jīng)使用的冷卻空氣引導(dǎo)到所述導(dǎo)葉(33)的下游的所述渦輪級(jí)(TS)的所述定子熱防護(hù)件(38)上以進(jìn)行冷卻的第二機(jī)構(gòu)01，42，44)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在干，所述再使用機(jī)構(gòu)進(jìn)一歩包括用于將收集到的經(jīng)使用的冷卻空氣引導(dǎo)到所述導(dǎo)葉(33)的下游的所述渦輪級(jí)(TS)的所述葉片 (36)的外部平臺(tái)(37)上以進(jìn)行冷卻的第三機(jī)構(gòu)(41,43,44).
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在干，所述渦輪級(jí)(TS) 的所述導(dǎo)葉(3 各自包括外部平臺(tái)(34)，并且所述再使用機(jī)構(gòu)(39-44)在所述外部平臺(tái)(34)的正上方結(jié)合到所述導(dǎo)葉(33)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在干，所述收集機(jī)構(gòu)包括用于所述導(dǎo)葉(33)中的各個(gè)的、位于所述外部平臺(tái)(34)的上側(cè)上的導(dǎo)葉冷卻空氣的出口處的第一腔體 (39)，所述引導(dǎo)機(jī)構(gòu)包括沿周向方向延伸且連接到所述第一腔體(39)上的第二腔體(41)， 其中，沿著周向方向相等地分布的多個(gè)第一沿軸向定向的孔0 將來(lái)自所述第二腔體 (41)的經(jīng)使用的冷卻空氣引導(dǎo)到所述渦輪級(jí)(TS)的相鄰的定子熱防護(hù)件(38)的外側(cè)上， 以進(jìn)行冷卻。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在干，沿著周向方向相等地分布的多個(gè)第 ニ沿軸向定向的孔G3)將來(lái)自所述第二腔體Gl)的經(jīng)使用的冷卻空氣引導(dǎo)到所述渦輪級(jí) (TS)的相鄰的葉片(36)的所述外部平臺(tái)(37)的外側(cè)上，以進(jìn)行冷卻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在干，所述渦輪級(jí)(K)的所述葉片(36)的所述外部平臺(tái)(37)各自包括沿周向定向的前齒(50)，所述渦輪級(jí)(TS)的所述導(dǎo)葉(33)用它們的外部平臺(tái)(34)的后壁處的沿周向延伸的下游突出部G7)疊置在所述前齒(50)上， 并且各個(gè)下游突出部G7)設(shè)有與所述前齒(50)正好相対的蜂巣(51)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在干，所述第一腔體(39)由所述外部平臺(tái)(34)的上側(cè)上的呈框架形式的肋GO)建立，所述框架由密封屏G4)覆蓋。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在干，所述第二腔體由所述外部平臺(tái) (34)的后壁中的凹部建立，所述凹部由密封屏G4)覆蓋。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軸向流類型的燃?xì)廨啓C(jī)，其包括具有交替的空氣冷卻式葉片排和空氣冷卻式轉(zhuǎn)子熱防護(hù)件排的轉(zhuǎn)子，以及具有安裝在導(dǎo)葉承載件上的交替的空氣冷卻式導(dǎo)葉排和空氣冷卻式定子熱防護(hù)件排的定子，其中，定子同軸地包圍轉(zhuǎn)子而在它們之間限定熱氣路徑，使得葉片排和定子熱防護(hù)件排以及導(dǎo)葉排和轉(zhuǎn)子熱防護(hù)件排分別彼此相關(guān)，并且導(dǎo)葉排和沿下游方向的下一葉片排限定渦輪級(jí)。通過(guò)這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)顯著地減少冷卻空氣的消耗在渦輪級(jí)內(nèi)提供機(jī)構(gòu)來(lái)再使用已經(jīng)用來(lái)冷卻渦輪級(jí)的導(dǎo)葉的尤其翼型件的冷卻空氣來(lái)冷卻導(dǎo)葉的下游的所述渦輪級(jí)的定子熱防護(hù)件。
文檔編號(hào)F01D1/04GK102562169SQ20111040797
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者A·A·卡林, V·科斯特格 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司