專利名稱：燃?xì)廨啓C(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的燃?xì)廨啓C(jī)。
背景技術(shù)：
因?yàn)槿細(xì)廨啓C(jī)中出現(xiàn)的高熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，必須向所述渦輪機(jī)的大部分轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片供給冷卻空氣。為了保證正確地冷卻所述葉片，在所述熱氣體通道中的冷卻空氣和熱氣體之間必須存在充分高的壓力比。作為冷卻空氣，絕大部分空氣在為此設(shè)置的所述燃?xì)廨啓C(jī)軸向壓縮機(jī)的泄放點(diǎn)被泄放。利用各種管道系統(tǒng)，冷卻空氣被進(jìn)給到單個(gè)渦輪機(jī)葉片。在這種情況下，燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)中的一個(gè)重點(diǎn)是正確選擇所述泄放點(diǎn)的壓力等級(jí)以匹配在需要冷卻的點(diǎn)處所述渦輪機(jī)所需要的壓力等級(jí)。圖1中再現(xiàn)了用這種方式冷卻的燃?xì)廨啓C(jī)的大大地簡(jiǎn)化了的示意圖。圖1的燃?xì)廨啓C(jī)10包括壓縮機(jī)12、燃燒室13和渦輪機(jī)15，其中，壓縮機(jī)12經(jīng)由進(jìn)氣口 11引入并且壓縮空氣，在燃燒室13內(nèi)燃料14使用壓縮空氣燃燒并且產(chǎn)生熱氣體，所述渦輪機(jī)15配置有渦輪機(jī)葉片，所述熱氣體在渦輪機(jī)15中膨脹，做功，然后經(jīng)由排氣出口 17排放，其中，為了冷卻渦輪機(jī)15，排放來自壓縮機(jī)12的壓縮的冷卻空氣，并且經(jīng)過冷卻空氣管線18進(jìn)給到渦輪機(jī)15。在這種情況下，在壓縮機(jī)12或者渦輪機(jī)15的不同點(diǎn)能夠進(jìn)行泄放和供給。為了降低所述冷卻空氣的溫度，在冷卻空氣管線18上能夠額外地布置冷卻器19。在流動(dòng)方向上的后部渦輪機(jī)級(jí)，出現(xiàn)相當(dāng)?shù)偷膲毫Φ燃?jí)。此外，熱負(fù)荷幾乎全部都如此低以致這些級(jí)的有效冷卻幾乎沒有必要。但是如果需要最后級(jí)的冷卻起作用，由于成本原因，在大多數(shù)清況下刪在下一個(gè)較高壓力等級(jí)運(yùn)行的有效冷卻葉片上的泄放點(diǎn)。但是，由于這個(gè)壓力等級(jí)位于實(shí)際需要的壓力等級(jí)以上并且所ai壓力被抑制以便最小化冷卻空氣的體積，在這方面，在流體的壓縮過程中有必要執(zhí)行更多的工作。這些額外的工作，作為壓力抑制的結(jié)果，弓丨起在平衡中產(chǎn)生損失。由于成本原因，在大多數(shù)情況下單獨(dú)的泄放點(diǎn)的供給或者外部的冷卻空氣源(壓縮機(jī)、風(fēng)扇等等)的利用的確沒有任何意義。印刷出版物US 2，578，481公開了一種燃?xì)鉁u輪機(jī)，其中，中間外殼位于壓縮機(jī)和渦輪機(jī)之間，并且其中，徑向行動(dòng)的輔助壓縮機(jī)布置在轉(zhuǎn)子上，而且冷卻空氣在壓力下被輸送到用作冷卻轉(zhuǎn)子軸的軸承、渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子盤以及還有轉(zhuǎn)子葉片的外部夾持環(huán)的中間外殼內(nèi)。沒有提供利用輔助壓縮機(jī)對(duì)渦輪機(jī)的定子葉片和/或轉(zhuǎn)子葉片的冷卻。從印刷出版物US 4，005，572已知在燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪轉(zhuǎn)子的后側(cè)布置輔助的葉片以便引入額外的冷卻空氣并且將冷卻空氣連同熱氣體一起引進(jìn)渦輪機(jī)中。還有，在這種情況下沒有提供利用輔助葉片冷卻渦輪機(jī)葉片。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是構(gòu)建一種燃?xì)廨啓C(jī)，所述燃?xì)廨啓C(jī)避免已知的燃?xì)廨啓C(jī)與冷卻相關(guān)的缺點(diǎn)并且顯者提聞效率。
通過權(quán)力要求I的總得特性達(dá)到本發(fā)明的這個(gè)以及其它目的。本發(fā)明基于的燃?xì)廨啓C(jī)包括壓縮機(jī)、燃燒室以及渦輪機(jī)，所述壓縮機(jī)通過進(jìn)氣口引入空氣并且壓縮空氣，在所述燃燒室內(nèi)，使用所述壓縮的空氣燃燒燃料并且產(chǎn)生熱氣體，所述渦輪機(jī)配備有渦輪機(jī)葉片，在所述渦輪機(jī)內(nèi)所述熱氣體膨脹，做功，其中，提供第一裝置以便用壓縮的冷卻空氣冷卻渦輪機(jī)葉片。本發(fā)明顯著之處在于，所述第一裝置包括至少一個(gè)單獨(dú)的壓縮機(jī)級(jí)，所述壓縮機(jī)級(jí)獨(dú)立于所述壓縮機(jī)產(chǎn)生壓縮的冷卻空氣。根據(jù)本發(fā)明的所述燃?xì)廨啓C(jī)的一個(gè)實(shí)施例，其特征在于，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)在流動(dòng)方向上布置在渦輪機(jī)的尾部。另一個(gè)實(shí)施例的特征在于，所述渦輪機(jī)具有轉(zhuǎn)子或者軸，并且其中，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)被集成進(jìn)所述轉(zhuǎn)子或者所述軸內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)設(shè)計(jì)成徑向壓縮機(jī)。另一個(gè)實(shí)施例的顯著之處是，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)在流動(dòng)方向上直接布置在最后的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的尾部，其中，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)從轉(zhuǎn)子軸承通風(fēng)系統(tǒng)引入冷卻空氣質(zhì)量流，并且其中，為了冷卻目的，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)將壓縮的冷卻空氣的主要質(zhì)量流輸送到所述最后的渦輪轉(zhuǎn)子葉片。還是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)輸送壓縮的冷卻空氣的部分質(zhì)量流用于在所述燃?xì)廨啓C(jī)的轉(zhuǎn)子或者軸和與其毗鄰的靜止部件之間的密封間隙吹洗。又一個(gè)實(shí)施例的顯著事實(shí)是，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)具有外部罩，并且其中，輸送部分質(zhì)量流穿過外部罩中的出口點(diǎn)。如果主要質(zhì)量流在所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)的出口處偏離徑向方向進(jìn)入到軸向方向中，并且，如果所述轉(zhuǎn)子或者所述軸在這個(gè)點(diǎn)上設(shè)置有出口半徑，這是特別有利的。


接著將參考附圖，基于示例性實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。在附圖中圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)的極大簡(jiǎn)化的示意圖，其中，壓縮機(jī)排放的冷卻空氣用于冷卻所述渦輪機(jī)；圖2與圖1類似，顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的燃?xì)廨啓C(jī)的示意圖；圖3詳細(xì)顯示了貫穿根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的具有集成到所述轉(zhuǎn)子中的獨(dú)立壓縮機(jī)級(jí)的燃?xì)廨啓C(jī)的縱向截面圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一部分的構(gòu)思是在燃?xì)廨啓C(jī)軸上集成獨(dú)立的壓縮機(jī)級(jí)，具有只在需要的壓力等級(jí)產(chǎn)生冷卻空氣的明確的主要目標(biāo)。因此，能夠以優(yōu)化的方式設(shè)計(jì)獨(dú)立的級(jí)以便滿足冷卻的需求并且在燃燒空氣的主要質(zhì)量流壓縮過程中不需要考慮具體的冷卻。通過所有可用類型的壓縮機(jī)(軸向、徑向或者對(duì)角的)能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)生必需的壓力等級(jí)。還可以設(shè)想利用通過轉(zhuǎn)子上/中的簡(jiǎn)單通道的浪涌效應(yīng)。圖2與圖1類似，顯示了根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)的(一般的)示例性實(shí)施例的示意圖。圖2所示的燃?xì)廨啓C(jī)20具有和圖1所示的燃?xì)廨啓C(jī)10相同的核心元件11至17。但是，所述燃?xì)廨啓C(jī)的冷卻設(shè)計(jì)是不同的。為了產(chǎn)生所述壓縮的冷卻空氣，獨(dú)立的壓縮機(jī)級(jí)22布置在渦輪機(jī)15尾部的轉(zhuǎn)子16上。壓縮機(jī)級(jí)22從冷卻空氣源21獲得冷卻空氣并且將所述壓縮的冷卻空氣經(jīng)過冷卻空氣管線23輸送到渦輪機(jī)15。在圖3中再現(xiàn)這種獨(dú)立的壓縮機(jī)級(jí)的具體實(shí)施例。在圖3中產(chǎn)生的示例參考用于燃?xì)廨啓C(jī)30的軸向渦輪機(jī)的最后級(jí)的冷卻空氣進(jìn)給。徑向壓縮機(jī)25連同罩26 —起集成到所述轉(zhuǎn)子或者軸24的渦輪機(jī)側(cè)的端部。這種徑向式壓縮機(jī)從轉(zhuǎn)子軸承通風(fēng)系統(tǒng)27引入較低壓力等級(jí)的冷卻空氣質(zhì)量流28，作為徑向式壓縮機(jī)25的主要操作的結(jié)果，所述冷卻空氣質(zhì)量流被壓縮到必需的較高的壓力等級(jí)。為了冷卻目的，主要質(zhì)量流31在具有出口半徑的偏離點(diǎn)29離開所述壓縮機(jī)并且從那里被供給到渦輪轉(zhuǎn)子葉片32。在所述描述的實(shí)例中，所述壓縮的冷卻空氣的部分質(zhì)量流33在罩26的出口點(diǎn)34排出以便使燃?xì)廨啓C(jī)30的靜止部件37和轉(zhuǎn)子24之間毗鄰的密封間隙35吹洗，并且接著進(jìn)入燃?xì)廨啓C(jī)30的排氣導(dǎo)管36。此外，利用集成到所述機(jī)器內(nèi)部的獨(dú)立壓縮機(jī)引入的所述質(zhì)量流也能夠用來冷卻任何靜態(tài)和/或旋轉(zhuǎn)的部件(軸承區(qū)域、罩和它們的支持結(jié)構(gòu))。附圖標(biāo)記列表10，20，30 燃?xì)廨啓C(jī)11 進(jìn)氣口12壓縮機(jī)13燃燒室14 燃料15渦輪機(jī)16 轉(zhuǎn)子17排氣出口18，23冷卻空氣管線19冷卻器21冷卻空氣源22壓縮機(jī)級(jí)24轉(zhuǎn)子/軸25徑向式壓縮機(jī)26 罩27轉(zhuǎn)子軸承通風(fēng)系統(tǒng)28冷卻空氣質(zhì)量流29出口半徑31主要質(zhì)量流32渦輪轉(zhuǎn)子葉片33部分質(zhì)量流34出口點(diǎn)(部分質(zhì)量流)35密封間隙36排氣導(dǎo)管37靜止部件(定子)
權(quán)利要求
1.一種燃?xì)廨啓C(jī)(20，30)，包括壓縮機(jī)(12)、燃燒室(13)以及渦輪機(jī)(15)，所述壓縮機(jī)(12)經(jīng)過進(jìn)氣口(11)引入并且壓縮空氣，燃料(14)在所述燃燒室(13)內(nèi)利用所述壓縮的空氣燃燒并且產(chǎn)生熱氣體，所述渦輪機(jī)(15)配置有渦輪機(jī)葉片，所述熱氣體在所述渦輪機(jī)(15)內(nèi)膨脹、做功，其中，提供第一裝置以便用壓縮的冷卻空氣冷卻渦輪機(jī)葉片(32)， 其特征在于，所述第一裝置包括至少一個(gè)獨(dú)立的壓縮機(jī)級(jí)(22，25)，所述壓縮機(jī)級(jí)(22，25) 獨(dú)立于所述壓縮機(jī)(12)產(chǎn)生壓縮的冷卻空氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)(22，25)在所述流動(dòng)方向上布置在所述渦輪機(jī)(15)的尾部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，所述渦輪機(jī)(15)具有轉(zhuǎn)子或者軸(16，24)，并且其中，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)(22，25) 集成到所述轉(zhuǎn)子或者所述軸(16，24)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)(22，25)設(shè)計(jì)成徑向式壓縮機(jī)(25)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)(22，25)在所述流動(dòng)方向上直接布置在最后的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(32)的尾部，其中，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)(22，25)從轉(zhuǎn)子軸承通風(fēng)系統(tǒng)(27)引入冷卻空氣質(zhì)量流(28)，并且其中，為了冷卻目的，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)(22，25)將壓縮的冷卻空氣的主要質(zhì)量流輸送到所述最后的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉片(32)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)(22，25)輸送所述壓縮的冷卻空氣的部分質(zhì)量流用于所述轉(zhuǎn)子或者軸(16，24)和所述燃?xì)廨啓C(jī)(20，30)的毗鄰的靜止部件(37)之間的密封間隙的吹洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)(22，25)具有外部罩(26)，并且其中，所述部分質(zhì)量流(33)通過所述罩(26)里的出口點(diǎn)輸送。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中任意一項(xiàng)所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，所述主要質(zhì)量流(31)在所述至少一個(gè)壓縮機(jī)級(jí)(22，25)的出口點(diǎn)處偏離所述徑向方向進(jìn)入軸向方向中，并且其中，所述轉(zhuǎn)子或者所述軸(16，24)在這點(diǎn)上配置有出口半徑 (29)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃?xì)廨啓C(jī)(20)，包括壓縮機(jī)(12)、燃燒室(13)以及渦輪機(jī)(15)，所述壓縮機(jī)(12)經(jīng)過進(jìn)氣口(11)引入并且壓縮空氣，燃料(14)在所述燃燒室(13)內(nèi)利用所述壓縮的空氣燃燒并且產(chǎn)生熱氣體，所述渦輪機(jī)(15)配置有渦輪機(jī)葉片(32)，所述熱氣體在所述渦輪機(jī)(15)內(nèi)膨脹、做功，其中，提供第一裝置以便用壓縮的冷卻空氣冷卻渦輪機(jī)葉片。通過所述第一裝置實(shí)現(xiàn)改進(jìn)效率，所述第一裝置包括至少一個(gè)獨(dú)立的壓縮機(jī)級(jí)(22)，所述壓縮機(jī)級(jí)(22)獨(dú)立于所述壓縮機(jī)(12)產(chǎn)生壓縮的冷卻空氣。
文檔編號(hào)F02C3/08GK102996249SQ20121033432
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月12日
發(fā)明者B·法伊特, C·西蒙-德爾加多, D·森, A·豪比茨 申請(qǐng)人:阿爾斯通技術(shù)有限公司