專利名稱：用于渦輪機(jī)葉輪部件的交叉吹掃流系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中公開(kāi)的主題涉及渦輪機(jī)的領(lǐng)域，并且更特定地涉及用于渦輪機(jī)葉輪部件的交叉吹掃流系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪機(jī)包括可能經(jīng)受高溫的內(nèi)部的且旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件。在壓縮機(jī)中，轉(zhuǎn)子構(gòu)件經(jīng)受導(dǎo)致低周疲勞、脆化以及蠕變的高溫和溫度梯度，低周疲勞、脆化以及蠕變?nèi)繉?duì)系統(tǒng)性能和耐久性具有有害的影響。為了增強(qiáng)系統(tǒng)性能并延長(zhǎng)構(gòu)件壽命，渦輪機(jī)包括將冷卻空氣流引導(dǎo)到各種構(gòu)件上的吹掃系統(tǒng)?，F(xiàn)有的吹掃系統(tǒng)依靠單級(jí)壓力降來(lái)驅(qū)動(dòng)圍繞葉輪表面的 空氣流。吹掃空氣流在流路中的壓力較高的區(qū)域處啟動(dòng)，向著葉輪孔區(qū)域向內(nèi)行進(jìn)，并且返回至流路中的壓力較低的區(qū)域。以這種方式，吹掃空氣流減小了溫度梯度，并且降低了最高的轉(zhuǎn)子葉輪溫度，以增強(qiáng)構(gòu)件壽命和渦輪機(jī)可操作性。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，一種葉輪部件包括具有通過(guò)中間部而延伸至第二表面的第一表面的主體。主體包括外直徑表面和中心孔。第一組多個(gè)吹掃路線形成于主體中。第一組多個(gè)吹掃路線通過(guò)主體而從第一端延伸至第二端。該第一組多個(gè)吹掃路線布置成沿著第一方向引導(dǎo)第一吹掃流。第二組多個(gè)吹掃路線也形成于主體中且與該第一組多個(gè)吹掃路線流體地隔絕。該第二組多個(gè)吹掃路線通過(guò)主體而從第一端部延伸至第二端部，并且布置成沿著與第一方向截然不同的第二方向引導(dǎo)第二吹掃流，以建立交叉吹掃流。根據(jù)示例性實(shí)施例的另一方面，一種渦輪機(jī)包括壓縮機(jī)部和操作地連接至該壓縮機(jī)部的渦輪部。壓縮機(jī)部和渦輪部中的至少一個(gè)包括葉輪部件，該葉輪部件包括具有通過(guò)中間部而延伸至第二表面的第一表面的主體。該主體包括外直徑表面和中心孔。第一組多個(gè)吹掃路線形成于主體中。第一組多個(gè)吹掃路線通過(guò)主體而從第一端延伸至第二端。該第一組多個(gè)吹掃路線布置成沿著第一方向引導(dǎo)第一吹掃流。第二組多個(gè)吹掃路線也形成于主體中且與該第一組多個(gè)吹掃路線流體地隔絕。該第二組多個(gè)吹掃路線通過(guò)主體而從第一端部延伸至第二端部，并且布置成沿著與第一方向截然不同的第二方向引導(dǎo)第二吹掃流，以建立交叉吹掃流。根據(jù)示例性實(shí)施例的又一方面，一種在渦輪機(jī)中遞送交叉吹掃流的方法包括從渦輪機(jī)的流路向著葉輪部件傳遞第一吹掃流，沿著葉輪部件從渦輪機(jī)的葉輪空間傳遞第二吹掃流，引導(dǎo)第一吹掃流通過(guò)形成于葉輪部件中的第一吹掃流路線，引導(dǎo)第二吹掃流通過(guò)形成于葉輪部件中、與第一吹掃路線流體地隔絕的第二吹掃流路線，從第一吹掃流路線向著葉輪部件的中心孔排出第一吹掃流，以及從第二吹掃流路線向著流路排出第二吹掃流而在葉輪部件處建立交叉吹掃流。根據(jù)下述結(jié)合附圖得到的描述，這些和其它的優(yōu)點(diǎn)及特征將變得更加顯而易見(jiàn)。


在說(shuō)明書的結(jié)論部分處的權(quán)利要求書中特別地指出且清楚地主張了被視為本發(fā)明的主題。根據(jù)下述結(jié)合附圖得到的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和其它的特征及優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，在附圖中圖I是包括根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的交叉吹掃流布置的渦輪機(jī)的橫截面示意圖；圖2是包括根據(jù)該示例性實(shí)施例的交叉吹掃流布置的葉輪部件的透視圖；圖3是圖2的葉輪部件的第一側(cè)的局部透視圖； 圖4是圖2的葉輪部件的第二側(cè)的局部透視圖；圖5是顯示第一交叉流路線的圖2的葉輪部件的示意圖；圖6是顯示第二交叉流路線的圖2的葉輪部件的示意圖；以及圖7是顯示圖2的葉輪部件上的交叉流區(qū)的圖2的轉(zhuǎn)子葉輪的示意圖。詳細(xì)的描述參照附圖以示例的方式解釋了本發(fā)明的實(shí)施例，以及優(yōu)點(diǎn)和特征。部件列表2渦輪機(jī)4 外殼6壓縮機(jī)部8渦輪部20、21、22轉(zhuǎn)子/葉輪部件23、24、25、31、32、33 多個(gè)導(dǎo)葉或葉片26、27、28轉(zhuǎn)子/葉輪元件35熱燃燒氣體38熱氣路徑40提取空氣/壓縮機(jī)流42提取空氣通路45交叉吹掃流布置48 圖 2-650 主體54第一表面55第二表面56 中間部58外直徑表面60 中心孔62輪葉/葉片安裝部件64第一組多個(gè)吹掃路線68第二組多個(gè)吹掃路線70多個(gè)螺栓通路72、83 管道74 第一端75 第二端
77入口通道79出口通道
80第一吹掃流85第一端部86第二端部88入口通路90出口通路95第二吹掃流100流交叉區(qū)
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1，大體以2指示根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的渦輪機(jī)。渦輪機(jī)2包括外殼4，該外殼4圍繞操作地連接至渦輪部8的壓縮機(jī)部6。壓縮機(jī)部6包括多個(gè)轉(zhuǎn)子或葉輪部件，以20-22指示其中三個(gè)轉(zhuǎn)子或葉輪部件。各個(gè)葉輪部件20-22操作地聯(lián)接至建立了壓縮機(jī)部6的各種級(jí)的相應(yīng)的多個(gè)導(dǎo)葉或葉片23-25。類似地，渦輪部8包括多個(gè)轉(zhuǎn)子或葉輪部件，以26-28指示其中三個(gè)轉(zhuǎn)子或葉輪部件。各個(gè)葉輪部件26-28操作地聯(lián)接至建立了渦輪區(qū)段8的各種級(jí)的相應(yīng)的多個(gè)導(dǎo)葉或葉片31-33。利用該布置，從燃燒器(未顯示)流來(lái)的熱燃燒氣體35進(jìn)入熱氣路徑38并流入渦輪部8中。熱燃燒氣體35流動(dòng)越過(guò)渦輪部8的導(dǎo)葉31-33，產(chǎn)生機(jī)械能。另外，如將在下面更加充分地變得明顯的，壓縮機(jī)流40包括吹掃流，該吹掃流被轉(zhuǎn)移至葉輪部件20-22中，以提供期望的空氣流。如將在下面更加充分地討論的，葉輪部件21包括交叉吹掃流布置45。如圖2-圖6最佳顯不的，葉輪部件21包括具有第一表面54的主體50,該第一表面54通過(guò)中間部56而延伸至相對(duì)的第二表面55。葉輪部件21包括外直徑表面58和中心孔60。葉片安裝部件62提供于外直徑表面58上。葉片安裝部件62在多個(gè)葉片24和葉輪部件21之間提供交接部。根據(jù)該示例性實(shí)施例，葉輪部件21包括布置在主體50中、與外直徑表面58相鄰的第一組多個(gè)吹掃路線64和第二組多個(gè)吹掃路線68。第一組多個(gè)吹掃路線64和第二組多個(gè)吹掃路線68圍繞主體50的周邊交替，并且被多個(gè)螺栓通路70分開(kāi)。根據(jù)一個(gè)示例性的實(shí)施例，第一組多個(gè)吹掃路線64中的各個(gè)吹掃路線在葉輪部件21的第一周邊周圍延伸，并且包括具有在第二表面55處暴露的第一端74的管道72，該管道72通過(guò)主體50而延伸至在第一表面54處暴露的第二端75。第一端74包括從管道72向著外直徑表面58延伸的入口通道77。第二端75包括從管道72向著中心孔60延伸的出口通道79。利用該布置，壓縮機(jī)流40的第一吹掃流80從提取空氣通路42傳遞至入口通道77中。壓縮機(jī)流40的第一吹掃流80沿著管道72向著第二端75傳遞并且通過(guò)出口通道79而向著中心孔60離開(kāi)。進(jìn)一步根據(jù)該示例性的方面，第二組多個(gè)吹掃路線68中的各個(gè)吹掃路線沿著葉輪部件21的第二周邊延伸，并且包括具有在第二表面55處暴露的第一端部85的管道83，該管道83通過(guò)主體50而延伸至在第一表面54處暴露的第二端部86。在所示的該示例性實(shí)施例中，第一周邊基本上類似于第二周邊。另外，第一周邊和第二周邊布置成與外直徑表面58相鄰。第一端部85包括從管道83向著中心孔60延伸的入口通路88。第二端部86包括從管道83向著外直徑表面58延伸的出口通路90。利用該布置，壓縮機(jī)流40的第二吹掃流95從葉輪部件22的中心孔(未單獨(dú)標(biāo)注)沿著第二表面55向著入口通路88傳遞。壓縮機(jī)流40的第二吹掃流95進(jìn)入管道83，向著第二端部86流動(dòng)，并且通過(guò)出口通路90向著外直徑表面58離開(kāi)，形成諸如圖7中所示的交叉吹掃流區(qū)100。此時(shí)，應(yīng)當(dāng)懂得，該示例性實(shí)施例使得單個(gè)旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件能夠攜帶兩個(gè)或更多完全獨(dú)立的冷卻路線。此外，特定的布置顧及了由通過(guò)葉輪部件傳遞的吹掃流的增加的壓力降引起的更高的吹掃流。另外，應(yīng)當(dāng)懂得，吹掃通路關(guān)于螺栓通路的放置形成了使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的關(guān)鍵特征。即，吹掃通路獨(dú)立于相鄰的葉輪上的螺栓通路的定向和/或排列。同樣，雖然顯示為在葉輪部件的單個(gè)周邊周圍延伸，但是，第一組多個(gè)吹掃路線和第二組多個(gè)吹掃路線可布置在離中心孔不同的徑向距離處。最后，應(yīng)當(dāng)懂得，第一組多個(gè)吹掃路線和第二組多個(gè)吹掃路線可在壓縮機(jī)部中的其它一些葉輪部件上提供，或者在渦輪部中的葉輪部件上提供。雖然已經(jīng)結(jié)合僅僅有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)容易懂得，本發(fā)明并不限于這種公開(kāi)的實(shí)施例。相反，能夠修改本發(fā)明，以合并迄今尚未描述但與本發(fā) 明的要旨和范圍相當(dāng)?shù)娜我鈹?shù)量的變形、變更、替代或等同布置。另外，雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例，但是將會(huì)懂得，本發(fā)明的方面可以包括所描述的實(shí)施例中的僅僅一些。因此，本發(fā)明不被視為由前面的描述限制，而是僅僅由所附的權(quán)利要求的范圍進(jìn)行限制。
權(quán)利要求
1.一種葉輪部件(20，21，22)，包括主體(50)，包括通過(guò)中間部(56)而延伸至第二表面(55)的第一表面(54)，所述主體 (50)包括外直徑表面(58)和中心孔(60)；第一組多個(gè)吹掃路線(64)，形成于所述主體(50)中，所述第一組多個(gè)吹掃路線(64)通過(guò)所述主體(50)而從第一端(74)延伸至第二端(75)，所述第一組多個(gè)吹掃路線(64)布置成沿著第一方向引導(dǎo)第一吹掃流(80);以及第二組多個(gè)吹掃路線(68)，形成于所述主體(50)中且與所述第一組多個(gè)吹掃路線 (64)流體地隔絕，所述第二組多個(gè)吹掃路線(68)通過(guò)所述主體(50)而從第一端部(85)延伸至第二端部(86)，并且布置成沿著與所述第一方向截然不同的第二方向弓I導(dǎo)第二吹掃流 (95)，以建立交叉吹掃流(45)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的葉輪部件(20，21，22)，其特征在于，還包括從所述第一組多個(gè)吹掃路線(64)中的各個(gè)吹掃路線的所述第一端(74)向著所述外直徑表面(58)延伸的入口通道(77)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的葉輪部件(20，21，22)，其特征在于，還包括從所述第一組多個(gè)吹掃路線(64)中的各個(gè)吹掃路線的所述第二端(75)向著所述中心孔(60)延伸的出口通道(79)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的葉輪部件(20，21，22)，其特征在于，還包括從所述第二組多個(gè)吹掃路線(68)中的各個(gè)吹掃路線的所述第一端部(85)向著所述中心孔(60)延伸的入口通路(88)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的葉輪部件(20，21，22)，其特征在于，還包括從所述第二組多個(gè)吹掃路線(68)中的各個(gè)吹掃路線的所述第二端部(86)向著所述外直徑表面(58)延伸的出口通路(90)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的葉輪部件(20，21，22)，其特征在于，還包括在所述第二組多個(gè)吹掃路線(68)和所述第一組多個(gè)吹掃路線(64)中的對(duì)應(yīng)的一些之間形成于所述主體 (50)中的多個(gè)螺栓通路(70)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的葉輪部件(20，21，22)，其特征在于，所述第一組多個(gè)吹掃路線(64)沿著所述主體(50)的第一周邊延伸，并且所述第二組多個(gè)吹掃路線(68)沿著所述主體(50)的第二周邊延伸。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的葉輪部件(20，21，22)，其特征在于，所述第一周邊基本上類似于所述第二周邊。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的葉輪部件(20，21，22)，其特征在于，所述第一周邊和所述第二周邊中的各個(gè)周邊與所述外直徑表面(58)相鄰。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的葉輪部件(20，21，22)，其特征在于，還包括布置在所述外直徑表面(58)上的葉片安裝部件(62)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于渦輪機(jī)葉輪部件的交叉吹掃流系統(tǒng)。一種葉輪部件包括具有通過(guò)中間部而延伸至第二表面的第一表面的主體。主體包括外直徑表面和中心孔。第一組多個(gè)吹掃路線形成于主體中。第一組多個(gè)吹掃路線通過(guò)主體而從第一端延伸至第二端。第一組多個(gè)吹掃路線布置成沿著第一方向引導(dǎo)第一吹掃流。第二組多個(gè)吹掃路線形成于主體中且與第一組多個(gè)吹掃路線流體地隔絕。第二組多個(gè)吹掃路線通過(guò)主體而從第一端部延伸至第二端部，并且布置成沿著與第一方向截然不同的第二方向引導(dǎo)第二吹掃流，以建立交叉吹掃流系統(tǒng)。
文檔編號(hào)F01D5/30GK102628376SQ20121002929
公開(kāi)日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月3日
發(fā)明者M·P·富西爾, M·R·費(fèi)爾斯盧, N·阿雷 申請(qǐng)人:通用電氣公司