專利名稱：透平機(jī)轉(zhuǎn)子的冷卻的制作方法
參考政府合同本發(fā)明的開發(fā)得到美國能源部DE-AC21-93MC30247號(hào)合同的部分支持。因此，美國政府在本發(fā)明中可擁有一定的權(quán)利。
發(fā)明的背景本發(fā)明涉及用于透平機(jī)的轉(zhuǎn)子。更具體地，本發(fā)明涉及這樣一種燃?xì)馔钙綑C(jī)轉(zhuǎn)子，它具有經(jīng)過改進(jìn)的允許采用閉合冷卻空氣回路的冷卻空氣系統(tǒng)。
燃?xì)馔钙綑C(jī)的透平段包括一個(gè)包含一組其上固定有葉片的輪盤構(gòu)成的轉(zhuǎn)子。來自燃燒段的熱燃?xì)饬鬟^這些葉片，從而將轉(zhuǎn)動(dòng)功率傳遞給轉(zhuǎn)子軸。為了能從燃?xì)馔钙綑C(jī)提供最大的功率輸出，希望能在盡可能高的燃?xì)鉁囟认鹿ぷ?。為了避免使受到較高應(yīng)力的葉片根部以及固定有葉片的輪盤部分暴露在高溫燃?xì)庀?，傳統(tǒng)的做法是安裝起緩沖作用的側(cè)板，以將葉片根部和輪盤表面與高溫燃?xì)馔耆綦x開，即如例如美國專利No.3,945,758(Lee)和No.4,113,406(Lee等人)所示。但是無論如何，在高燃?xì)鉁囟认虏僮饕髮?duì)葉片和輪盤進(jìn)行冷卻。
傳統(tǒng)情況下，這種冷卻是通過對(duì)從壓縮機(jī)排放的空氣的冷卻空氣進(jìn)行噴吹來實(shí)現(xiàn)的。此冷卻空氣的一部分通過葉片和輪盤之間的通道導(dǎo)入。另一部分通過固定透平輪葉流入在相鄰輪盤的表面之間形成的室。在冷卻了輪盤、葉片、輪葉之后，加熱后的冷卻空氣一般被排放到流過透平段的熱燃?xì)庵?。但是，盡管冷卻空氣最終與熱燃?xì)饣旌显谕钙綑C(jī)內(nèi)膨脹，但是由于它旁路通過燃燒過程，因此由壓縮的冷卻空氣膨脹所回收的功遠(yuǎn)少于由壓縮的在燃燒器內(nèi)受熱的空氣的膨脹所回收的功。事實(shí)上，由于壓降和機(jī)械效率造成的損失，結(jié)果是從冷卻空氣中回收的功少于壓縮機(jī)中壓縮該空氣所需要的功。另外，將冷卻空氣排放到熱燃?xì)饬髦?，由于冷空氣與熱燃?xì)饣旌?，?huì)造成空氣動(dòng)力學(xué)損失。
盡管使用了冷卻空氣，但在傳統(tǒng)情況下，輪盤在操作過程中依然非常熱，以至于需要用具有超高溫強(qiáng)度的昂貴的合金制造，例如鎳基合金，而不是用不太昂貴的低合金鋼。
因此，人們需要提供一種用于燃?xì)馔钙綑C(jī)轉(zhuǎn)子的冷卻系統(tǒng)，避免將用后的冷卻空氣排入流過透平的熱燃?xì)饬?，并且能為轉(zhuǎn)子提供有效的冷卻，從而有可能使用較廉價(jià)的材料制造輪盤。
發(fā)明概要因此，本發(fā)明總的目的是為燃?xì)馔钙綑C(jī)轉(zhuǎn)子提供一種冷卻系統(tǒng)，它不需要將用后的冷卻空氣排放到通過透平機(jī)的熱燃?xì)饬髦星夷転檗D(zhuǎn)子提供有效的冷卻。
簡(jiǎn)而言之，此目的以及本發(fā)明的其它目的是以一由有工作流體流過的轉(zhuǎn)子構(gòu)成的透平機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。該轉(zhuǎn)子包括(ⅰ)暴露于工作流體的多個(gè)葉片(ⅱ)固定有葉片的一第一部件，該第一部件在其相反的兩側(cè)有第一和第二表面，(ⅲ)一第一冷卻流體流動(dòng)通道，其具有接受冷卻流體的入口和在冷卻流體流過第一冷卻流體流動(dòng)通道之后將該冷卻流體從其中排出的出口，(ⅳ)鄰接第一表面繞轉(zhuǎn)子周向上延伸的一第一密封圈，該第一密封圈具有第一冷卻流體導(dǎo)向裝置，用于將冷卻流體導(dǎo)引至第一冷卻流體流動(dòng)通道入口以便從其中流過，和(ⅴ)鄰接第二表面繞轉(zhuǎn)子周向上延伸的第二密封圈，該第二密封圈具有第二冷卻流體導(dǎo)向裝置，用于將自第一冷卻流體流動(dòng)通道出口排出的冷卻流體導(dǎo)引離開第一部件。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，該透平機(jī)還包括一用于加熱工作流體的燃燒器，和一第三冷卻流體導(dǎo)向裝置，用于將從第二冷卻流體導(dǎo)向裝置排出的冷卻流體導(dǎo)向該燃燒器。
附圖的簡(jiǎn)要說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的燃?xì)馔钙綑C(jī)的示意圖；圖2是圖1中所示通過燃?xì)馔钙綑C(jī)的透平轉(zhuǎn)子的縱剖面圖；圖3是圖2中所示透平轉(zhuǎn)子于第二排附近的放大圖；圖4是圖3所示下游密封圈截面圖形式的立體圖；圖5是圖3所示上游密封圈截面圖形式的立體圖。
優(yōu)選實(shí)施例的說明參見附圖，圖1所示為一燃?xì)馔钙綑C(jī)的示意圖。該燃?xì)馔钙綑C(jī)的主要元件是壓縮機(jī)段1、燃燒段2、透平段3和位于中心延伸通過上述三段的轉(zhuǎn)子4。壓縮機(jī)段1一般包括其內(nèi)封裝有交替布置的多排固定輪葉和旋轉(zhuǎn)葉片的氣缸。燃燒段2包括一大體圓柱狀的外殼9，其構(gòu)成環(huán)繞一部分轉(zhuǎn)子4的燃燒室14。多個(gè)燃燒器15處于燃燒室14內(nèi)，并聯(lián)接至透平段3。燃料10可以是液體或氣體形式，例如蒸餾油或天然氣，通過燃料噴嘴進(jìn)入各個(gè)燃燒器15并在其中燃燒，從而形成熱壓縮燃?xì)?2，進(jìn)而該氣體構(gòu)成透平段3的工作流體。
透平段3一般包括一個(gè)包圍一個(gè)內(nèi)缸體的外缸體。內(nèi)缸體圍繞多排固定輪葉和多排旋轉(zhuǎn)葉片。固定輪葉固定在內(nèi)缸體上，而旋轉(zhuǎn)葉片固定在構(gòu)成轉(zhuǎn)子的透平段的一部分的輪盤上。
在操作中，壓縮機(jī)段1吸入環(huán)境空氣并將其壓縮。壓縮后的空氣自壓縮段1進(jìn)入燃燒室14，在該處壓縮空氣的一第一部分被分配給各燃燒器15。在燃燒器15內(nèi)，燃料10與壓縮空氣混合并燃燒，從而形成熱壓縮燃?xì)?2。熱壓縮燃?xì)?2流過透平段3內(nèi)的多排固定輪葉和旋轉(zhuǎn)葉片，燃?xì)庠谄渲信蛎洸a(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子4的動(dòng)力。膨脹后的燃?xì)怆S后自透平段3排出。
來自壓縮機(jī)1的壓縮空氣的一第二部分20通過一與外殼9相連的管道自燃燒室14抽出。結(jié)果，壓縮空氣20從旁路通過燃燒器15且形成轉(zhuǎn)子4的冷卻空氣?；蛘撸鋮s空氣20也可以從壓縮機(jī)段1內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)中間階段抽出。無論在哪種情況下，最好通過增壓機(jī)8提高冷卻空氣20的壓力。進(jìn)一步增壓后的冷卻空氣22隨后最好用外部冷卻器18進(jìn)行冷卻。在優(yōu)選實(shí)施例中，燃料10也提供到冷卻器18，使自冷卻空氣20傳遞的熱將燃料10加熱，并由此返回到此循環(huán)之內(nèi)。
冷卻后的高壓冷卻空氣24隨后被導(dǎo)入透平轉(zhuǎn)子4的尾端，從該處進(jìn)入轉(zhuǎn)子冷卻空氣入口并沿上游方向流過轉(zhuǎn)子中的通道。在此所用的“上游”和“下游”指的是熱燃?xì)?2通過透平段3的流動(dòng)方向。因此，如圖1和圖2中所見，上游方向是從右向左的，而下游方向是自左向右的。
如圖2所示，轉(zhuǎn)子4的透平部分包括由螺栓45聯(lián)結(jié)在一起的第一、第二和第三排輪盤42-44。第一、第二和第三排旋轉(zhuǎn)葉片70-72利用例如刺狀齒固接將葉片的根部73-75固定在輪盤42-44的圓周上，其中鋸齒狀葉片根部與輪盤上的鋸齒狀狹槽呈滑動(dòng)接合。在葉片根部73-75上形成有冷卻空氣通道80-85。這些冷卻空氣通道將冷卻空氣導(dǎo)引到在葉片的翼面部分上形成的附加冷卻空氣通道。正如在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的，葉片翼面冷卻空氣通道可采用多種形式，諸如螺旋狀布置。冷卻空氣最好是不從葉片冷卻通道排放到熱燃?xì)?2中，從而使基本所有進(jìn)入轉(zhuǎn)子4的冷卻空氣最終都返回到燃燒室14，如下面將進(jìn)一步討論的。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)重要方面，密封圈33-38分別與每一個(gè)輪盤42-44的上游面和下游面鄰接布置且固定于其上。密封圈33-38圍繞轉(zhuǎn)子4周向上延伸360°。正如下面將討論的，下游密封圈33、35和37導(dǎo)引冷卻空氣流過下游輪盤面，而后至葉片根部入口冷卻空氣通道80、82和84。上游密封圈34、36和38接受來自葉片根部出口冷卻空氣通道81、83和85的受熱后的冷卻空氣，并導(dǎo)引其離開輪盤42-44。
如圖2中所示，自轉(zhuǎn)子冷卻空氣入口40，冷卻空氣24被分成兩股氣流25和26。冷卻空氣25構(gòu)成第三排輪盤44和葉片72的冷卻空氣。在流過第三排輪盤44上形成的孔58后，冷卻空氣26再進(jìn)一步被分成氣流28和30。正如將在下面討論的，冷卻空氣28構(gòu)成第二排輪盤43和葉片71的冷卻空氣。冷卻空氣30流過第二排輪盤43上的孔57，且構(gòu)成第一排輪盤42和葉片70的冷卻空氣。
首先看第三排的冷卻，第三排的冷卻空氣25進(jìn)入空腔64，冷卻空氣25自空腔64被下游密封圈33導(dǎo)引通過在第三排輪盤44的下游表面和下游密封圈之間形成的冷卻空氣通道51，從而冷卻下游輪盤表面。通道51而后將冷卻空氣25導(dǎo)引至在第三排葉片根部75上形成的入口冷卻空氣通道80。在流過第三排葉片72之后，在該處它吸收了額外的熱量，從而冷卻了葉片的翼面和根部，受熱后的冷卻空氣27流過密封桿，下面將結(jié)合第二排冷卻進(jìn)一步討論。冷卻空氣隨后自該密封桿流過上游密封圈34上的通道52，到達(dá)由自第二排下游密封圈延伸出的外臂和內(nèi)臂66和67的一部分形成的空腔63，最清楚的表示如圖3。
如圖3所示，來自第三排的受熱冷卻空氣27隨后自空腔63穿過于中空螺栓47上形成的冷卻空氣通道50流過第二排輪盤43，此中空螺栓是用于將上游和下游密封圈36和35分別固定在第二排輪盤43上。受熱后的冷卻空氣27隨后自通道50進(jìn)入分別由自第二排上游密封圈36延伸出的外臂和內(nèi)臂68和69的一部分形成的空腔62。
現(xiàn)在仍參見圖3，看第二排的冷卻，第二排輪盤43的冷卻空氣28流經(jīng)第二排和第三排輪盤之間的空間，通過第二排輪盤43的下游臂77上的孔91，以及通過第三排輪盤44的上游臂上形成的孔92。冷卻空氣28自孔91和孔92流入由第二排下游密封圈35的下游臂67和第二排輪盤43的下游臂77部分地形成的空腔65內(nèi)。冷卻空氣28自空腔65被下游密封圈35導(dǎo)引通過在第二排輪盤43的下游表面88和下游密封圈之間形成的通道53。
最清楚的表示如圖4，通道53的起始部分由切入密封圈35的表面內(nèi)且繞其圓周分布的局部凹下部分95構(gòu)成。密封圈表面處于凹下部95之間的部分構(gòu)成密封圈35壓靠在輪盤表面88上的接觸區(qū)，如圖3所示。未凹下部分也形成一插頭96，該插頭處于切入輪盤表面88的槽98內(nèi)，該輪盤表面使密封圈35能精確地位于輪盤43上。如圖4所示，位于密封圈35的圓周上的上表面99壓靠在輪盤的下游表面和葉片的根部上，密封通道53的端部，如圖3所示。最清楚地示于圖4的切入密封圈35的圓周上的槽101將下游滑板93固定，如圖3所示。
亦如圖3所示，隨著冷卻空氣28流過通道53，它也掃過輪盤表面，從而將其冷卻。冷卻空氣28自通道53進(jìn)入第二排葉片根部74的入口冷卻空氣通道82。在如前面討論過的，流過葉片根部和翼面并對(duì)其進(jìn)行冷卻之后，受熱后的冷卻空氣29通過葉片根部出口冷卻空氣通道83從葉片根部74中排放出去。受熱后的冷卻空氣29自出口通道83流入在位于上游滑板94和葉片根部74的上游表面之間的密封桿76上形成的通道86中。如圖5所示，密封桿76是分段的，每個(gè)葉片根部74均提供一個(gè)密封桿。定位楔塊79位于各密封桿76和自葉片根部74和輪盤表面87軸向上向上游延伸出的臂41之間，它們起到將密封桿76固定在位的作用。定位螺釘(未示出)將定位楔塊79固定到上游側(cè)板96上，如圖3所示。
亦如圖5所示，上游密封圈36有一個(gè)插頭100。如圖3所示，插頭100與上游輪盤表面87上的狹槽97接合，使上游密封圈36相對(duì)于輪盤43也精確定位。
如圖3所示，除了在螺栓47附近局部支靠在輪盤表面87上的部分以外，上游密封圈36不與輪盤表面接觸，事實(shí)上在這兩個(gè)部件之間形成有空腔103。因此，上游密封圈36不僅是構(gòu)成通道54，這將在下面討論，它使受熱后的冷卻空氣與輪盤表面87絕熱，從而防止了輪盤的對(duì)流加熱，它與輪盤表面87的接觸還最少，從而防止了從密封圈36至輪盤的對(duì)流傳熱。因此，上游密封圈起到使輪盤與受熱后的冷卻空氣隔熱的作用。
亦如圖3所示，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在上游密封圈36上設(shè)有軸向孔59。軸向孔59使流過通道53的一部分冷卻空氣在葉片根部74下方向上游流動(dòng)，徑向相內(nèi)進(jìn)入空腔103和流過上游輪盤表面87，且隨后到達(dá)通道54。這部分冷卻空氣從旁路流過葉片71冷卻通道，從而避免了冷卻空氣的過度受熱，且因此為上游輪盤表面87提供了有效的冷卻。
受熱后的冷卻空氣29自密封桿通道86流過在上游密封圈36上形成的通道54，如圖3所示。來自第二排的受熱冷卻空氣29從通道54進(jìn)入空腔62，在該處與來自第三排的受熱冷卻空氣27混合，從而形成混合的受熱冷卻空氣流32。
回頭看圖2，混合受熱冷卻空氣流32自空腔62通過在中空螺栓48上形成的冷卻空氣通道流過第一排輪盤42，螺栓48將上游和下游密封圈38和37分別固定在第一排輪盤42上?；旌系氖軣崂鋮s空氣32自螺栓冷卻通道流入空腔61。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到第一排的冷卻，第一排的冷卻空氣30流過第一和第二排輪盤42和43之間的空間，而后通過在第二排輪盤43的上游臂78上形成的孔90，如圖3所示，以及通過第一排輪盤42的下游臂上的孔。如圖2所示，冷卻空氣30隨后以與上面針對(duì)第二排冷卻詳細(xì)討論的類似的方式，自這些孔流過由第二排下游密封圈37上形成的通道55，流過葉片70、且隨后流出第二排上游密封圈38。受熱后的第一排冷卻空氣31自上游密封圈38上的通道56排放到空腔61內(nèi)，在該處與來自第二和第三排的混合受熱冷卻空氣32混合。
此進(jìn)一步混合的冷卻空氣流隨后自空腔61排放到為燃燒器15提供燃燒空氣的燃燒室14，如前面所討論的，冷卻空氣20就是自該處吸入的。由于在優(yōu)選實(shí)施例中，沒有轉(zhuǎn)子冷卻空氣24被有意排放到熱燃?xì)?2內(nèi)，所以除泄漏外，基本上所有從燃燒室14吸出的冷卻空氣20均返回其中。因此，此冷卻系統(tǒng)的特點(diǎn)可以歸納為閉合回路，盡管應(yīng)該理解，返回燃燒室14的一部分受熱冷卻空氣可進(jìn)入燃燒器15，而且在與燃料10燃燒后最終形成熱燃?xì)?2，而不是返回到透平轉(zhuǎn)子4用于冷卻。
通過使冷的冷卻空氣流過輪盤表面和使輪盤表面與自葉片處排出的受熱后的冷卻空氣隔熱而有效利用冷卻空氣，結(jié)果防止了輪盤溫度過高。最好是提供的冷卻十分充分，從而能夠用不太昂貴的材料制造輪盤。
盡管本發(fā)明是參照燃?xì)馔钙綑C(jī)中透平葉片的輪盤進(jìn)行的討論，但本發(fā)明也適用于轉(zhuǎn)動(dòng)部件的冷卻很重要的其它類型透平機(jī)。因此，本發(fā)明可以在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)或?qū)ζ渥龀龌A(chǔ)性改進(jìn)的情況下以其它特定形式實(shí)施。因此，表明本發(fā)明的范圍，應(yīng)參考所附的權(quán)利要求，而不是前面的說明書。
權(quán)利要求書1．一種透平機(jī)，其包括一用于提供壓縮流體的壓縮機(jī)段(1)、一用于對(duì)上述壓縮流體加熱的燃燒段(2)和一用于對(duì)上述加熱的壓縮流體進(jìn)行膨脹的透平段(3)，上述透平段(3)有一轉(zhuǎn)子(4)，其帶有多個(gè)輪盤(42-44)和多個(gè)葉片(70-72)，葉片有固接于上述輪盤(42-44)上的根部(73-75)，上述葉片(70-72)有在其中形成的冷卻通道(80-85)，用以通過冷卻劑，其特征在于，用于將上述壓縮流體的一部分(24)作為冷卻劑(25、28、30)提供到各上述輪盤(42-44)的一第一側(cè)的裝置；用于將上述冷卻劑沿各上述輪盤(42-44)的一第一側(cè)引導(dǎo)而進(jìn)入上述冷卻通道(80-85)的裝置(33、35、37)；用于將加熱的冷卻劑(27、29、31)從上述第一冷卻通道(80-85)移出而離開上述輪盤(42-44)的裝置(52、54、56)；用于使上述加熱的冷卻劑(27、29、31)與提供到上述各輪盤(42-44)的上述冷卻劑(25、28、30)絕熱的裝置；和用于使上述加熱的冷卻劑(27、29、31)返回到上述燃燒段(2)的裝置(47、48)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的透平機(jī)，其特征還在于，密封環(huán)(33-38)繞上述輪盤(42-44)的相對(duì)側(cè)圓周上延伸，且由延伸通過上述輪盤(42-44)的固定件(46-48)固接。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的透平機(jī)，其特征還在于，固定件(46-48)在其中形成有一通道50，用于加熱的冷卻劑(29、31)從其中通過。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的透平機(jī)，其特征還在于，一個(gè)腔103形成于其中一個(gè)上述密封環(huán)(36)的至少一部分和使其與加熱的冷卻劑(29)絕熱的上述輪盤(43)之間。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的透平機(jī)，其特征還在于，輪盤(42-44)由一種低合金鋼制成。
權(quán)利要求
1．一種透平機(jī)，其包括有工作流體從其上流過的轉(zhuǎn)子，上述轉(zhuǎn)子包括a)多個(gè)暴露于上述工作流體的葉片；b)有上述葉片固定于其上的一第一部件，上述第一部件在其相反的側(cè)面有第一和第二表面；c)形成于上述轉(zhuǎn)子上的一第一冷卻流體流動(dòng)通道，其具有接受冷卻流體的入口和當(dāng)上述冷卻流體流過上述第一冷卻流體流動(dòng)通道之后而將上述冷卻流體從其中排出的出口；d)鄰接上述第一部件的第一表面繞上述轉(zhuǎn)子周向上延伸的一第一密封圈，上述第一密封圈具有第一冷卻流體導(dǎo)向裝置，用于將上述冷卻流體導(dǎo)引至上述冷卻流體流動(dòng)通道入口以從中流過；以及e)鄰接上述第一部件的第二表面繞上述轉(zhuǎn)子周向上延伸的一第二密封圈，上述第二密封圈具有第二冷卻流體導(dǎo)向裝置，用于將從上述第一冷卻流體通道出口排出的上述冷卻流體導(dǎo)引離開上述第一部件。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的透平機(jī)，其中，上述第一部件的上述第一和第二表面圍繞上述第一部件周向上延伸。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的透平機(jī)，其中，上述第一部件的上述第一表面相對(duì)于上述工作流體流過上述轉(zhuǎn)子的流動(dòng)是面向下游方向的。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的透平機(jī)，其中，上述第一部件的上述第二表面相對(duì)于上述工作流體流過上述轉(zhuǎn)子的流動(dòng)是面向上游方向的。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的透平機(jī)，其中，有上述葉片固定其上的上述第一部件包括輪盤。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的透平機(jī)，其中，上述第一冷卻流體導(dǎo)向裝置包括一條在上述第一密封圈和上述第一部件的上述第一表面之間形成的通道。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的透平機(jī)，其中，上述第二冷卻流體導(dǎo)向裝置包括使上述排出的冷卻流體與上述第一部件的第二表面絕熱的裝置。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的透平機(jī)，其中，上述絕熱裝置包括形成于上述第二密封圈上的一條通道。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的透平機(jī)，其還包括使上述第一和第二密封圈聯(lián)接到上述第一部件上以隨其轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的透平機(jī)，其中，上述第一密封圈固定在上述第一部件的上述第一表面上，而其中第二密封圈固定在上述第一部件的上述第二表面上。
11．根據(jù)權(quán)利要求9所述的透平機(jī)，其中，上述聯(lián)接裝置構(gòu)成一第二冷卻流體流動(dòng)通道。
12．根據(jù)權(quán)利要求1所述的透平機(jī)，其還包括a)一個(gè)冷卻流體供給裝置；b)將冷卻流體從上述冷卻流體供給裝置導(dǎo)引至上述第一冷卻流體導(dǎo)向裝置的裝置；以及c)第三冷卻流體導(dǎo)向裝置，用于使自上述第二冷卻流體導(dǎo)向裝置排出的上述冷卻流體返回上述冷卻流體供給裝置。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的透平機(jī)，其中，上述葉片包括葉片的一第一排，且其還包括a)一個(gè)有一第二排葉片固定于其上的第二部件，上述第二部件與上述第一部件鄰接布置；b)一條第二冷卻流體流動(dòng)通道，其具有一個(gè)接受冷卻流體的入口，和一個(gè)在上述冷卻流體流過上述第二冷卻流體流動(dòng)通道之后將上述冷卻流體從其中排出的出口；c)鄰接上述第二部件繞上述轉(zhuǎn)子周向上延伸的一第三密封圈，上述第三密封圈具有第四冷卻流體導(dǎo)向裝置，用于將上述冷卻流體自上述第二流體導(dǎo)向裝置導(dǎo)引至上述第二冷卻流體流動(dòng)通道入口以從中流過；以及d)鄰接上述第二部件繞上述轉(zhuǎn)子周向上延伸的一第四密封圈，上述第四密封圈具有第四冷卻流體導(dǎo)向裝置，用于將從上述第二冷卻流體通道出口排出的上述冷卻流體導(dǎo)引離開上述第二部件。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的透平機(jī)，其還包括使上述第三和第四密封圈聯(lián)接到上述第二部件上以隨其轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置，且其中上述第三冷卻流體導(dǎo)向裝置包括一條形成于上述聯(lián)接裝置內(nèi)的一第三冷卻流體流動(dòng)通道。
15．一種透平機(jī)轉(zhuǎn)子，其包括a)一排旋轉(zhuǎn)葉片，其上形成有第一冷卻流體通道，上述各通道均具有一個(gè)接受冷卻流體流的入口和排出上述冷卻流體流的出口；b)一個(gè)有上述旋轉(zhuǎn)葉片固定其上的輪盤；以及c)將上述排出的冷卻空氣從上述第一冷卻流體通道出口導(dǎo)引離開上述葉片的裝置，上述冷卻流體導(dǎo)向裝置包括使上述輪盤與自上述第一冷卻流體通道出口排出的上述冷卻流體流絕熱的裝置，從而防止自上述排出的冷卻流體至上述輪盤的熱傳遞。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的透平機(jī)轉(zhuǎn)子，其中，上述絕熱裝置包括一個(gè)安裝在上述輪盤上的一第一密封圈。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的透平機(jī)轉(zhuǎn)子，其中，上述冷卻流體導(dǎo)向裝置包括形成于上述第一密封圈上的多條第二冷卻流體通道。
18．根據(jù)權(quán)利要求16所述的透平機(jī)轉(zhuǎn)子，其還包括安裝在上述輪盤上的一第二密封圈，構(gòu)成一條第二冷卻流體通道的上述第二密封圈具有將冷卻流體導(dǎo)引至上述第一冷卻流體通道入口的裝置。
19．一種燃?xì)馔钙綑C(jī)，其包括a)一個(gè)壓縮流體供給裝置；b)一個(gè)用于加熱上述壓縮流體的一第一部分的燃燒器；c)一個(gè)使上述加熱后的壓縮流體膨脹的透平轉(zhuǎn)子，上述透平轉(zhuǎn)子具有一排旋轉(zhuǎn)葉片，一條形成于上述各葉片上的第一冷卻流體流動(dòng)通道，上述每條第一冷卻流體流動(dòng)通道均具有一個(gè)接受冷卻流體流的入口和將上述冷卻流體流排出的出口；d)第一流體導(dǎo)向裝置，用于將上述壓縮流體的一第二部分導(dǎo)引至上述第一冷卻流體流動(dòng)通道入口，因此上述壓縮流體的上述第二部分流過上述第一冷卻流體流動(dòng)通道，且通過上述第一冷卻流體流動(dòng)通道出口排出；以及e)第二流體導(dǎo)向裝置，用于將上述壓縮流體的上述第二部分自上述第一冷卻流體流動(dòng)通道出口導(dǎo)引至上述壓縮流體的上述供給裝置。
20．根據(jù)權(quán)利要求19所述的燃?xì)馔钙綑C(jī)，其中a)上述第一流體導(dǎo)向裝置包括環(huán)繞上述轉(zhuǎn)子和構(gòu)成一第二冷卻流體流動(dòng)通道的第一密封圈；以及b)上述第二流體導(dǎo)向裝置包括環(huán)繞上述轉(zhuǎn)子且構(gòu)成一第三冷卻流體流動(dòng)通道的第二密封圈。
全文摘要
一種燃?xì)馔钙綑C(jī)轉(zhuǎn)子,其具有基本呈閉合回路的冷卻空氣系統(tǒng),其中冷卻空氣從提供給燃燒室的壓縮機(jī)排放空氣處抽取,經(jīng)進(jìn)一步壓縮、冷卻,而后導(dǎo)引至透平轉(zhuǎn)子的尾端。安裝在各個(gè)轉(zhuǎn)子輪盤的下游表面上的下游密封圈導(dǎo)引該冷卻空氣流過下游輪盤表面,從而對(duì)其進(jìn)行冷卻,而后到達(dá)在旋轉(zhuǎn)葉片上形成的冷卻空氣通道。安裝在各個(gè)輪盤的上游表面上的上游密封圈導(dǎo)引受熱后的冷卻空氣離開葉片根部,同時(shí)使輪盤與受熱冷卻空氣保持絕熱。受熱后的冷卻空氣從各個(gè)上游密封圈流過上游輪盤上的通道,而后混合并返回到自其中抽取的燃燒室。
文檔編號(hào)F01P5/08GK1225704SQ97196511
公開日1999年8月11日 申請(qǐng)日期1997年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月17日
發(fā)明者K·G·胡爾特格倫, L·D·麥勞林, O·L·伯特施, P·E·羅維 申請(qǐng)人:西屋電氣公司