本公開的實(shí)施例涉及與蒸汽渦輪有關(guān)的應(yīng)用，并且更具體地，涉及用于降低邊緣(margin)級(jí)動(dòng)葉間隙流的設(shè)備。

背景技術(shù)：
蒸汽渦輪技術(shù)中的進(jìn)步已產(chǎn)生效率和發(fā)電能力上的改善。然而，在封閉系統(tǒng)中，當(dāng)蒸汽流在動(dòng)葉頂端(tip)與渦輪封罩的內(nèi)壁之間滲過動(dòng)葉時(shí)，在邊緣級(jí)動(dòng)葉處常常存在損失。減小動(dòng)葉的物理間隙僅僅在一定程度上起作用，因?yàn)楸仨氉袷啬承┳钚∥锢砉钜栽试S動(dòng)葉自由旋轉(zhuǎn)。因此，需要在不減小物理間隙的情況下減小有效間隙以減少蒸汽流的損失。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
下面給出描述本公開的某些方面或?qū)嵤├暮?jiǎn)化的內(nèi)容提要。該內(nèi)容提要并不是對(duì)本公開的詳盡概述。實(shí)際上，可以獲得除內(nèi)容提要中描述的那些之外的本公開的附加的或備選的實(shí)施例。本公開涉及用于減少在動(dòng)葉和渦輪的封罩之間的通道中的間隙流的方法，該方法包括以下步驟：將通道中的單個(gè)流分成第一流和第二流；以及使第二流朝動(dòng)葉徑向向內(nèi)導(dǎo)向，以使得第二流與第一流以降低間隙流且從而增加通過動(dòng)葉的總流量的方式再結(jié)合。該方法還可包括將第二流的方向從大致平行于第一流變?yōu)榇笾麓怪庇诘谝涣鳌５诙骺赏ㄟ^形成在第一齒和第二齒之間的流動(dòng)通道而徑向向內(nèi)導(dǎo)向，第二齒定位成平行于第一齒，并且其中，第一齒和第二齒由肋連接到彼此。流動(dòng)通道可形成90度角或成指向第一流的引入方向的一角度。另外，第二流可從通過在位于動(dòng)葉上游的噴嘴的頂端和渦輪的封罩之間的間隙的流捕獲。本公開還涉及用于減少在動(dòng)葉和渦輪的封罩之間的通道中的間隙流的方法，該方法包括以下步驟：生成第一流和第二流；以及使第二流朝動(dòng)葉徑向向內(nèi)導(dǎo)向，以使得第二流與第一流以降低間隙流從而增加到動(dòng)葉的總流量的方式結(jié)合。第二流可從外部源引入封罩或從通過位于動(dòng)葉上游的噴嘴安裝件(連接器)的孔或狹槽捕獲，孔或狹槽進(jìn)一步連接到周邊通道。第二流的方向可從大致平行于第一流變?yōu)榇笾麓怪庇诘谝涣?。本公開還涉及具有動(dòng)葉的渦輪的內(nèi)殼體，其中內(nèi)殼體具有內(nèi)壁和外壁，內(nèi)殼體包括從內(nèi)壁徑向向內(nèi)伸出且連接到內(nèi)壁的第一齒，其中第一齒和動(dòng)葉形成在兩者間的第一流體通道，并且第二齒連接到且平行于第一齒，其中第二齒和內(nèi)壁形成在兩者間的軸向流體通道，并且其中第一齒和第二齒形成在兩者間的徑向流體通道，并且其中軸向流體通道與徑向流體通道流體連通以形成第二流體通道。第一流體通道和第二流體通道可合并，并且第一通道可形成相對(duì)于第二通道大致90度的角度。此外，內(nèi)壁和定子可形成在兩者間的通道，并且其中第二通道形成于定子的上游。本公開還涉及一種渦輪，其包括：具有內(nèi)壁的內(nèi)殼體；軸向定位在內(nèi)殼體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸；連接到軸的多個(gè)動(dòng)葉，第一齒從內(nèi)壁徑向向內(nèi)伸出且連接到內(nèi)壁，其中第一齒和至少一個(gè)動(dòng)葉形成在兩者間的第一流體通道，并且第二齒連接到且平行于第一齒，其中第二齒和內(nèi)壁形成在兩者間的軸向流體通道，并且其中第一齒和第二齒形成在兩者間的徑向流體通道，并且其中軸向流體通道與徑向流體通道流體連通以形成第二流體通道。渦輪還可包括在內(nèi)殼體內(nèi)的定子，其中軸向流體通道首先形成于定子和內(nèi)壁之間。根據(jù)一實(shí)施例，所述第二流的方向從大致平行于所述第一流的方向變?yōu)樵谒龅谝涣骱退龅诙髦g形成當(dāng)在所述第一流和第二流的匯合處測(cè)量時(shí)大于90度的角度的方向。根據(jù)一實(shí)施例，一種具有動(dòng)葉的渦輪的內(nèi)殼體，其中，所述內(nèi)殼體具有內(nèi)壁和外壁，包括：第一齒，其從所述內(nèi)壁徑向向內(nèi)伸出且連接到所述內(nèi)壁，其中，所述第一齒和所述動(dòng)葉形成在兩者間的第一流體通道；第二齒，其連接到所述第一齒，其中，所述第二齒和所述內(nèi)壁形成在兩者間的軸向流體通道，并且其中，所述第一齒和所述第二齒形成在兩者間的徑向流體通道，并且其中，所述徑向流體通道與所述第一流體通道流體連通以形成第二流體通道。根據(jù)一實(shí)施例，所述第一流體通道和所述徑向流體通道在臨近所述動(dòng)葉處合并。根據(jù)一實(shí)施例，所述第一通道相對(duì)于所述第二通道形成大致90度的角度。根據(jù)一實(shí)施例，所述第一通道相對(duì)于所述第二通道形成等于或大于90度的角度。根據(jù)一實(shí)施例，所述內(nèi)壁和噴嘴形成在兩者間的通道，并且其中，所述第二通道形成于所述噴嘴的上游。根據(jù)一實(shí)施例，一種渦輪，包括：內(nèi)殼體，其具有內(nèi)壁；可旋轉(zhuǎn)軸，其軸向定位在所述內(nèi)殼體內(nèi)；連接到所述軸的多個(gè)動(dòng)葉，所述動(dòng)葉中的每一個(gè)具有頂端；軸向流體通道，其形成于所述內(nèi)殼體和所述動(dòng)葉的頂端之間；徑向流體通道，其與所述軸向流體通道流體連通，其中，所述徑向流體通道相對(duì)于所述軸向流體通道形成等于或大于90度的角度。根據(jù)一實(shí)施例，所述軸向流體通道由至少一個(gè)動(dòng)葉頂端和從所述內(nèi)壁徑向向內(nèi)伸出且連接到所述內(nèi)壁的第一齒限定，并且其中，第二流體通道由第二齒和所述內(nèi)壁限定，并且其中，所述第一齒和所述第二齒形成在兩者間的所述徑向流體通道。根據(jù)一實(shí)施例，渦輪還包括在所述內(nèi)殼體內(nèi)的噴嘴，其中，所述軸向流體通道首先形成于所述噴嘴和所述內(nèi)壁之間。根據(jù)一實(shí)施例，所述徑向流體通道通過所述內(nèi)殼體且朝所述至少一個(gè)動(dòng)葉的頂端徑向伸出。附圖說明當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，將更好地理解下面的描述。圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的渦輪的示意圖；圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的渦輪的側(cè)視圖的示意圖；圖3是本公開的一個(gè)實(shí)施例的圖示，示出了在渦輪動(dòng)葉頂端和渦輪的內(nèi)殼體之間的通道；圖4是本公開的一個(gè)實(shí)施例的圖示，示出了圖3的通道并包括入口噴嘴；圖5是一個(gè)實(shí)施例的圖示，其中蒸汽在由通過噴嘴安裝件的孔或狹槽以及在噴嘴延伸部和渦輪的內(nèi)殼體之間的空間所限定的通道中流動(dòng)；以及圖6是本公開的一個(gè)實(shí)施例的圖示，其中從外部源引入第二蒸汽流。部件列表10渦輪12轉(zhuǎn)子14軸16低壓渦輪18軸向間隔的轉(zhuǎn)子葉輪20動(dòng)葉22噴嘴24蒸汽26入口102葉片部分104后緣106前緣108第一側(cè)壁110第二側(cè)壁112轉(zhuǎn)子葉片根部114轉(zhuǎn)子葉片頂端116葉片弦距離118徑向長(zhǎng)度121燕尾件122轉(zhuǎn)子盤124葉片平臺(tái)125配合狹槽126葉片中間連接點(diǎn)155通道160內(nèi)殼體162第一齒163肋164豎直通道166第二通道168頂端覆蓋件/動(dòng)葉覆蓋件170第二齒198噴嘴連接器222噴嘴260內(nèi)殼體263噴嘴安裝件264噴嘴延伸部290噴嘴298噴嘴頂端322噴嘴360內(nèi)殼體368頂端370流體射流398噴嘴連接器。具體實(shí)施方式現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的各種實(shí)施例，其一個(gè)或多個(gè)示例在附圖中示出。每個(gè)示例以說明實(shí)施例的方式提供，而并非意圖作為其限制。例如，作為一個(gè)實(shí)施例的部分示出的特征可與其它實(shí)施例合并。任何這樣的修改和變型均意圖包括在本文中。圖1是包括轉(zhuǎn)子12的蒸汽渦輪10的透視局部剖視圖，渦輪10包括軸14和低壓(LP)渦輪16。LP渦輪16包括多個(gè)軸向間隔的轉(zhuǎn)子葉輪18。多個(gè)動(dòng)葉20機(jī)械聯(lián)接到每個(gè)轉(zhuǎn)子葉輪18。更具體而言，動(dòng)葉20布置成圍繞軸14周向延伸的行，并且圍繞每個(gè)轉(zhuǎn)子葉輪18軸向定位。多個(gè)固定噴嘴22圍繞軸14周向延伸并且軸向定位在動(dòng)葉20的相鄰行之間。噴嘴22與動(dòng)葉20配合以形成渦輪級(jí)并限定通過渦輪10的蒸汽流動(dòng)路徑的一部分。在操作中，蒸汽24進(jìn)入渦輪10的入口26并被導(dǎo)引通過噴嘴22。噴嘴22將蒸汽24向下游對(duì)著動(dòng)葉20導(dǎo)向。蒸汽24穿過剩余的級(jí)，并在動(dòng)葉20上施加造成轉(zhuǎn)子12旋轉(zhuǎn)的力。渦輪10的至少一端可軸向遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子12延伸，并且可附連到負(fù)載或機(jī)械(未示出)，例如但不限于發(fā)電機(jī)和/或另一渦輪。因此，大型蒸汽渦輪機(jī)組實(shí)際可包括同軸地聯(lián)接到相同軸14的若干渦輪。這樣的單元可例如包括聯(lián)接到中壓渦輪的高壓渦輪，中壓渦輪聯(lián)接到低壓渦輪。應(yīng)當(dāng)理解，上述構(gòu)型為蒸汽渦輪10的樣本構(gòu)型，本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其它構(gòu)型也是可能的。圖2是可用于渦輪10的渦輪動(dòng)葉20的透視圖。動(dòng)葉20包括葉片部分102，葉片部分102包括后緣104和前緣106，其中蒸汽大體上從前緣106流到后緣104。動(dòng)葉20還包括第一凹形側(cè)壁108和第二凸形側(cè)壁110。第一側(cè)壁108和第二側(cè)壁110軸向連接在后緣104和前緣106處，并且在轉(zhuǎn)子葉片根部112和轉(zhuǎn)子葉片頂端114之間徑向延伸。葉片弦距離116是在沿葉片102的徑向長(zhǎng)度118的任何點(diǎn)處從后緣104到前緣106所測(cè)得的距離。在一個(gè)實(shí)施例中，徑向長(zhǎng)度118可為大約52英寸，但應(yīng)當(dāng)理解，徑向長(zhǎng)度118可根據(jù)預(yù)期應(yīng)用而變化。根部112包括用于將動(dòng)葉20沿軸14聯(lián)接到轉(zhuǎn)子盤122的燕尾件121以及限定通過各動(dòng)葉20的流動(dòng)路徑的一部分的葉片平臺(tái)124。在一個(gè)實(shí)施例中，燕尾件121為彎曲軸向進(jìn)入燕尾件，其接合限定在轉(zhuǎn)子盤122中的配合狹槽125。然而，應(yīng)當(dāng)理解，其它實(shí)施例是可能的，包括直軸向進(jìn)入燕尾件、傾斜軸向進(jìn)入燕尾件或任何其它合適類型的燕尾件構(gòu)型。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一側(cè)壁108和第二側(cè)壁110各包括葉片中間連接點(diǎn)126，其定位在葉片根部112和葉片頂端114之間且用來將相鄰動(dòng)葉20聯(lián)接在一起。葉片中間連接可有利于改善動(dòng)葉20在葉片根部112和葉片頂端114之間的中間區(qū)域中的振動(dòng)響應(yīng)。葉片中間連接點(diǎn)也可稱為中跨(mid-span)或半跨(part-span)護(hù)罩。當(dāng)從葉片平臺(tái)124處測(cè)量時(shí)，半跨護(hù)罩可位于徑向長(zhǎng)度118的約45%至約65%處。參照?qǐng)D3，示出了本公開的一個(gè)實(shí)施例。邊緣級(jí)動(dòng)葉間隙流通過引入徑向向內(nèi)流而降低，并且因此減小有效間隙尺寸。動(dòng)葉20具有附連到其的頂端覆蓋件168。頂端覆蓋件可單獨(dú)橫跨單個(gè)動(dòng)葉20或者可橫跨多個(gè)動(dòng)葉的頂部一體化。頂端覆蓋件168和內(nèi)殼體160的內(nèi)部形成由括號(hào)描繪的通道155，蒸汽可流過通道155。齒162附連到內(nèi)殼體160，齒162朝頂端覆蓋件168大體上垂直地伸入通道155中。齒162可由任何合適類型的金屬或其它材料制成，并且可具有與內(nèi)殼體160類似的材料。第二齒170可插入通道155并由肋163連接到齒162。第二齒170可以以這樣的方式放入，即，使得存在形成于第一齒162和第二齒170之間的豎直通道164。在連接第一齒162和第二齒170的過程中，肋163足以固定第二齒170，同時(shí)允許蒸汽流過豎直通道164。通過豎直通道164的蒸汽流記為S2。第二通道166在涉及第一齒162、第二齒170和肋163的結(jié)構(gòu)與動(dòng)葉覆蓋件168的頂部之間的空間中形成于通道155內(nèi)。該第二通道166還允許蒸汽流過其中，其中進(jìn)入第二通道166的流記為S1。第二齒170也可安裝到內(nèi)殼體160。第一齒162和第二齒170僅僅為示例性的，且可存在用于落入本公開的范圍內(nèi)的豎直通道164的其它設(shè)計(jì)。圖4示出添加了附加特征的圖3的實(shí)施例。例如，動(dòng)葉20的基部示出為連接到軸14。另外，噴嘴222顯示為通過噴嘴連接器198連接到內(nèi)殼體160的內(nèi)部。在蒸汽渦輪10的操作中，蒸汽通過噴嘴222噴入渦輪10中，這提供了使動(dòng)葉20和軸14轉(zhuǎn)動(dòng)的能量。在邊緣級(jí)(例如，渦輪10的低壓段的末級(jí))中的動(dòng)葉20的端部處，存在用于記為S1的蒸汽流的空間。該蒸汽流S1通常稱為泄漏流，并且被橫跨動(dòng)葉的壓差驅(qū)動(dòng)通過在頂端覆蓋件和內(nèi)殼體之間的物理開放空間。通過肋163連接到齒162的第二齒170的組合產(chǎn)生形成第二蒸汽路徑S2的徑向流體射流。當(dāng)S2流出豎直通道164并轉(zhuǎn)向下游時(shí)，S2蒸汽由于流的轉(zhuǎn)向而經(jīng)受壓力增加，從而擠壓S1流。對(duì)S1流的這種擠壓具有減少通過在動(dòng)葉頂端覆蓋件168和內(nèi)殼體160之間的空間的總間隙流的技術(shù)效應(yīng)。S2流示出為以大致垂直于S1流的角度再導(dǎo)向。備選地，S2流可以被再導(dǎo)向，使得在S1流和S2流的匯合處之間的角度大于90度，這意味著S2流可再導(dǎo)向?yàn)槌芍赶虻谝涣鞯囊敕较虻囊唤嵌?。根?jù)圖4的示例性實(shí)施例且基于使用實(shí)際流動(dòng)條件的模擬實(shí)驗(yàn)，間隙流可減少8%。圖5示出了本公開的備選實(shí)施例。示出了由具有噴嘴頂端298的噴嘴290和動(dòng)葉20組成的整個(gè)級(jí)，其中S2從噴嘴290的上游引入。S2流動(dòng)通道以這樣的方式形成，即，使得孔/狹槽形成為通過噴嘴安裝件(或連接器)263，并且然后連接到在內(nèi)殼體260和噴嘴延伸部264之間的開放空間，該開放空間朝動(dòng)葉20的頂端168徑向向內(nèi)彎曲。由于噴嘴290上游的壓力高于S1處的壓力，所以S2可在其轉(zhuǎn)向時(shí)進(jìn)一步擠壓S1，在這里其遇到S1以減少間隙流。模擬顯示出相比不包含本公開的該實(shí)施例的典型設(shè)計(jì)約26%的間隙流減少。圖6示出了圖4的備選實(shí)施例，其中在與蒸汽流S1合并之前，蒸汽流S2的源在渦輪10的外部。動(dòng)葉20的基部顯示為連接到軸14。噴嘴322顯示為通過噴嘴連接器398連接到內(nèi)殼體160的內(nèi)部。在蒸汽渦輪10的操作中，蒸汽通過噴嘴322噴入渦輪10中，這提供了使動(dòng)葉20和軸14轉(zhuǎn)動(dòng)的能量。在邊緣級(jí)(例如，渦輪10的低壓側(cè)的末級(jí))中的動(dòng)葉20的端部處，存在用于記為S1的蒸汽流的空間。動(dòng)葉20具有頂端368，S1在頂端368上方流動(dòng)。第二流體射流370由通過內(nèi)殼體360的狹槽形成，內(nèi)殼體360具有從其突出的延伸部，其形成第二蒸汽路徑S2。外部蒸汽路徑可來自任何外部源或者可以從另一出口重新引入渦輪10。通過流體射流370的蒸汽路徑S2在蒸汽流S1上徑向向內(nèi)施加壓力，并且S2壓力擠壓S1。這繼而相比動(dòng)葉20減小在頂端168處通過通道的流的比率，且從而減小間隙。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可適用于蒸汽渦輪的末級(jí)，但也可適用于其它級(jí)。還應(yīng)當(dāng)理解，示例間隙減小僅為示例性的，并且決不意味著是限制性的。還應(yīng)當(dāng)理解，通過徑向向內(nèi)再導(dǎo)向流，增加到渦輪的端級(jí)動(dòng)葉上的流(其中流在內(nèi)部或外部生成)的其它構(gòu)型也被看作是在本公開的范圍和廣度內(nèi)。雖然已結(jié)合蒸汽渦輪描述了本公開，但其它類型的渦輪機(jī)械、渦輪、壓縮機(jī)或泵也可以被看作是在本公開的范圍和廣度內(nèi)。結(jié)合各個(gè)圖的各種實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解，可以使用其它類似的實(shí)施例，或者可對(duì)所描述的實(shí)施例進(jìn)行修改和補(bǔ)充。該書面描述用這樣的示例來公開包括最佳模式的本發(fā)明，并且還使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí)施本發(fā)明，包括制造和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何包括在內(nèi)的方法。本發(fā)明的可專利范圍由權(quán)利要求所限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員所想到的其它示例。如果這樣的其它示例具有與權(quán)利要求的字面語言沒有不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括具有與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這樣的其它示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。因此，用于渦輪間隙流減少的設(shè)備、系統(tǒng)和方法不應(yīng)限制為任何單個(gè)實(shí)施例，而應(yīng)根據(jù)所附權(quán)利要求的廣度和范圍來理解。