專(zhuān)利名稱(chēng)：用于優(yōu)化燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)冷卻的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的部件，且更特定地涉及用于便于燃?xì)鉁u輪機(jī)的第一級(jí)的渦輪機(jī)輪的冷卻的設(shè)備。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪機(jī)，也稱(chēng)為燃燒渦輪機(jī)，是旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)器，它將包含在燃?xì)饬鲀?nèi)的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為傳輸?shù)叫D(zhuǎn)軸的機(jī)械能。
渦輪機(jī)一般地包括壓縮機(jī)或渦輪壓縮機(jī)，從外側(cè)移開(kāi)的空氣被引入到其內(nèi)。在燃燒室(多個(gè)燃燒室)內(nèi)，因此多種噴嘴供給燃料，燃料與空氣混合以形成空氣-燃料觸發(fā)混合物。
軸向類(lèi)型的壓縮機(jī)由渦輪機(jī)帶動(dòng)，渦輪機(jī)供給機(jī)械能，從而轉(zhuǎn)化燃燒室內(nèi)的燃?xì)獾撵省?br> 在一些應(yīng)用中，膨脹跳躍(jump)再分為兩個(gè)部分跳躍，每個(gè)在渦輪機(jī)內(nèi)發(fā)生。在燃燒室下游的高壓或第一級(jí)渦輪機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)，而收集了來(lái)自高壓渦輪機(jī)的氣體的低壓或第二級(jí)渦輪機(jī)則連接到使用者。
壓縮機(jī)、燃燒室、多種渦輪機(jī)級(jí)、輸出軸、控制系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)形成了燃?xì)鉁u輪機(jī)設(shè)備的基本部分。
至于涉及到燃?xì)鉁u輪機(jī)的運(yùn)行，已知空氣通過(guò)入口管道抽吸到壓縮機(jī)內(nèi)。在此管道內(nèi)，空氣具有低壓和低溫特征，而當(dāng)空氣通過(guò)壓縮機(jī)時(shí)其壓力和溫度增加?？諝馊缓蟠┻^(guò)燃燒室(多個(gè)燃燒室)，在此處它參與燃燒過(guò)程，其結(jié)果是溫度進(jìn)一步顯著地升高。
燃料可以是液體或氣體類(lèi)型的燃料，且通過(guò)特定的噴嘴將燃料引入到燃燒室內(nèi)。當(dāng)機(jī)器被激活時(shí)，通過(guò)火花塞觸發(fā)燃燒。
當(dāng)作為燃燒結(jié)果的高壓高溫氣體離開(kāi)燃燒室時(shí)，它到達(dá)渦輪機(jī)級(jí)，在此它出產(chǎn)了在壓縮機(jī)和燃燒室內(nèi)積累的能量的部分，且然后通過(guò)出口通道流動(dòng)到外側(cè)。
在燃?xì)鉁u輪機(jī)中，渦輪機(jī)輪通常必須被冷卻以保持運(yùn)行溫度與該渦輪機(jī)輪的材料的特征相容。冷卻通常地通過(guò)從軸向壓縮機(jī)抽取的且合適地傳輸?shù)目諝饬鲗?shí)現(xiàn)，空氣然后徑向地向外側(cè)通過(guò)每個(gè)渦輪機(jī)輪表面和定子之間的空隙傳送。這些空氣流觸及渦輪機(jī)輪的表面，從而冷卻了它們。
特別地，在一些已知類(lèi)型的應(yīng)用中，與壓縮機(jī)輸送相應(yīng)地安裝了迷宮密封系統(tǒng)，即包括帶有一系列截面放大和收縮的通道，或安裝了另一個(gè)類(lèi)型的密封系統(tǒng)。從所述的密封件吸取的空氣流實(shí)現(xiàn)了第一級(jí)渦輪機(jī)輪的前表面(壓縮機(jī)側(cè))的冷卻。
有時(shí)，作為迷宮系統(tǒng)的過(guò)度密封或其他原因的結(jié)果，冷卻空氣流可能不足。作為結(jié)果，與第一級(jí)渦輪機(jī)輪和定子之間的前空隙一致地測(cè)量的溫度的可接受極限上升，且因此渦輪機(jī)輪自身的溫度也上升。這可能導(dǎo)致渦輪機(jī)輪運(yùn)行壽命的嚴(yán)重下降。
為使所述的溫度返回到可接受的值，因此需要增加來(lái)自壓縮機(jī)的冷卻空氣流，在已知類(lèi)型的渦輪機(jī)中，此增加通過(guò)密封系統(tǒng)的間隙增加或在內(nèi)殼內(nèi)與壓縮機(jī)輸送和冷卻空氣通道一致地造成一個(gè)或多個(gè)具有合適的直徑的孔實(shí)現(xiàn)。為在現(xiàn)有的渦輪機(jī)內(nèi)被激活，然而兩種解決方法要求拆卸多種部件，這意味著更高的成本且也意味著對(duì)于整個(gè)機(jī)器的長(zhǎng)周期的停機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此是提供特別地用于冷卻燃?xì)鉁u輪機(jī)的第一級(jí)的渦輪機(jī)輪的前表面的設(shè)備，該設(shè)備能解決以上所述的缺點(diǎn)，允許獲得另外的冷卻空氣流且變化其流量，而不必對(duì)機(jī)器的主要部件進(jìn)行費(fèi)力的拆卸或處理/替代。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的設(shè)備，它是不昂貴的、簡(jiǎn)單的且安裝快速的，如果將設(shè)備安裝在現(xiàn)有的渦輪機(jī)上或隨后進(jìn)一步替代以?xún)?yōu)化冷卻空氣流量，則使得最小化機(jī)器的停機(jī)時(shí)間和成本。
根據(jù)本發(fā)明的這些目的通過(guò)提供如在權(quán)利要求1中指定的用于優(yōu)化燃?xì)鉁u輪機(jī)的第一級(jí)的渦輪機(jī)輪的冷卻的設(shè)備實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的在隨后的權(quán)利要求中指出。
根據(jù)本發(fā)明的用于優(yōu)化燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)的冷卻的設(shè)備的特征和優(yōu)點(diǎn)將從如下的參考附帶的示意圖的例證性且非限制性描述中更明顯，其中


圖1是示出了已知類(lèi)型的燃?xì)鉁u輪機(jī)的第一級(jí)區(qū)的截面視圖；圖2是示出了裝配有根據(jù)本發(fā)明的用于優(yōu)化冷卻的設(shè)備的燃?xì)鉁u輪機(jī)的第一級(jí)區(qū)的截面視圖；圖3是安裝在燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的部分的放大的截面視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的側(cè)視圖；圖5是沿圖4的線(xiàn)B-B獲得的橫截面視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的縱截面視圖；和圖7是圖6中以C指示的細(xì)節(jié)的放大的截面視圖。
具體實(shí)施例方式
特別地參考附圖的圖1和圖2，這些圖示出了以參考數(shù)字10指示的燃?xì)鉁u輪機(jī)的燃燒室的部分、一些在軸向壓縮機(jī)的輸送側(cè)上的葉片級(jí)40、第一級(jí)渦輪機(jī)的葉片12、第一級(jí)渦輪機(jī)輪14和外殼16和內(nèi)殼32。
在內(nèi)殼32的面向壓縮機(jī)的端部上安裝了密封系統(tǒng)18，來(lái)自壓縮機(jī)的空氣吸取通過(guò)它而意圖為用于冷卻第一級(jí)渦輪機(jī)輪14的前表面(壓縮機(jī)側(cè))。
參考數(shù)字34則指示了高壓轉(zhuǎn)子38的支承軸承，帶有用于潤(rùn)滑油的相對(duì)密封件36。其他的支承軸承和推力軸承位于軸向壓縮機(jī)的抽吸側(cè)且未示出。
冷卻空氣基于圖1和圖2中表示出的箭頭所指示的走向通過(guò)合適的通道20傳送向第一級(jí)渦輪機(jī)輪14和定子部分之間的空隙，以接觸第一級(jí)渦輪機(jī)輪14的前表面(壓縮機(jī)側(cè))，從而冷卻它且也防止熱氣體進(jìn)入到空隙內(nèi)。
最后，通風(fēng)管22設(shè)計(jì)(圖1)為與外部流體連通，其功能是在軸承34的密封件36內(nèi)維持足夠的空氣壓力，以允許對(duì)潤(rùn)滑油的最優(yōu)的阻斷而不加壓潤(rùn)滑油自身的排放管道。
所述的通風(fēng)管22具有能從機(jī)器外側(cè)安裝和移除的特征。它實(shí)際上通過(guò)固定裝置28堵塞在外殼16上且簡(jiǎn)單地插入到位于內(nèi)殼32內(nèi)的合適的殼體內(nèi)。
在圖1中可見(jiàn)，如迄今為止所必需地，為增加冷卻空氣向渦輪機(jī)輪14的前側(cè)的流動(dòng)，如何作為對(duì)密封系統(tǒng)18的更復(fù)雜的修改的替代來(lái)直接地在內(nèi)殼32上產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)孔24，以增加指向渦輪機(jī)輪自身14的總空氣流量。
另一方面，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的用于優(yōu)化燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)的冷卻的設(shè)備30，設(shè)備30安裝在機(jī)器內(nèi)，其替代了通風(fēng)管22。設(shè)備30在圖3和隨后的附圖中詳細(xì)地圖示，且以管道的形式生產(chǎn)。雖然它的在軸承34的密封件36內(nèi)維持足夠的空氣壓力的功能保持未變，但它能引導(dǎo)另外的冷卻空氣的量進(jìn)入到通道20而不需要在內(nèi)殼32上的另外的孔，且不需要修改密封系統(tǒng)18。
更特定地且特別地參考圖3和隨后的附圖，本發(fā)明的目的是在形成了設(shè)備30的管道的外表面上存在一個(gè)或多個(gè)溝槽26，一旦設(shè)備30自身已組裝為插入到內(nèi)殼32的特定的圓形開(kāi)口的運(yùn)行位置且通過(guò)固定元件28阻塞在外殼16上，則溝槽允許從壓縮機(jī)向通道20通過(guò)另外的空氣流量，以增加向渦輪機(jī)輪14的前表面的冷卻空氣總流動(dòng)。
基于圖示的實(shí)施例，本發(fā)明的目的是使溝槽26位于形成設(shè)備30的管道的軸向方向且在意圖為插入到內(nèi)殼32的壁內(nèi)的設(shè)備30自身的部分內(nèi)獲得，因此形成向通道20的實(shí)際的出口孔用于來(lái)自壓縮機(jī)的空氣。
應(yīng)指出的是，溝槽26的尺寸和個(gè)數(shù)可以根據(jù)除了常規(guī)地通過(guò)密封系統(tǒng)18供給外的冷卻空氣的進(jìn)一步的量確定，這基于渦輪機(jī)輪14的運(yùn)行情況獲得。特別地，足以快速地且簡(jiǎn)單地以設(shè)備30替代通常的通風(fēng)管22，或以另一個(gè)具有類(lèi)似特征但不同的溝槽26的設(shè)備代替本設(shè)備30，以改變且優(yōu)化在通道20內(nèi)的冷卻空氣的總流量。
盡管對(duì)第一級(jí)渦輪機(jī)輪14的不足的冷卻空氣流量降低了渦輪機(jī)輪14自身的運(yùn)行壽命，但過(guò)度的空氣流量也負(fù)面地影響燃?xì)鉁u輪機(jī)的性能(動(dòng)力的供給和產(chǎn)生)。設(shè)備30因此允許調(diào)節(jié)冷卻空氣流量以確保渦輪機(jī)輪14的運(yùn)行壽命和整個(gè)機(jī)器的性能。
因此可見(jiàn)，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備30以非常簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)了前文中指定的目的，也考慮到降低設(shè)備30自身的成本，從而允許供給到第一級(jí)渦輪機(jī)輪前表面的冷卻空氣的量被增加和優(yōu)化，而不需要對(duì)機(jī)器的主要部件進(jìn)行費(fèi)力的拆卸和修改。以允許了通過(guò)不同量的空氣的其他設(shè)備容易地替代設(shè)備30也允許了根據(jù)不同的運(yùn)行情況和要求來(lái)優(yōu)化渦輪機(jī)輪的冷卻情況和機(jī)器的性能。
這樣構(gòu)想的本發(fā)明的用于優(yōu)化燃?xì)鉁u輪機(jī)的冷卻的設(shè)備可以在任何情況中經(jīng)歷多個(gè)修改和變化，所有這些包括在相同的發(fā)明構(gòu)思中。
進(jìn)一步地，在實(shí)踐中使用的材料以及尺寸和部件可以根據(jù)技術(shù)要求變化。
權(quán)利要求
1.一種用于優(yōu)化這樣的類(lèi)型的燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)的冷卻的設(shè)備(30)，該類(lèi)型的燃?xì)鉁u輪機(jī)包括至少一個(gè)裝配有燃燒室(10)和外殼(16)和內(nèi)殼(32)的壓縮機(jī)、至少一個(gè)裝配有一系列葉片(12)的渦輪機(jī)輪(14)和至少一個(gè)裝配有一個(gè)或多個(gè)支承軸承(34)的高壓轉(zhuǎn)子(38)，所述的壓縮機(jī)能生成冷卻空氣，冷卻空氣通過(guò)合適的通道(20)傳送到所述的渦輪機(jī)輪(14)，其特征在于在所述的設(shè)備(30)的外表面上，存在一個(gè)或多個(gè)溝槽(26)，溝槽(26)允許來(lái)自所述的壓縮機(jī)的空氣的另外的流量通向所述的通道(20)，以增加向所述的渦輪機(jī)輪(14)的總冷卻空氣流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(30)，其特征在于所述的溝槽(26)位于所述的設(shè)備(30)的軸向方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(30)，其特征在于設(shè)備(30)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)固定元件(28)組裝在所述的外殼(16)上的運(yùn)行位置內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(30)，其特征在于所述的溝槽(26)在意圖為插入到所述的內(nèi)殼(32)的壁內(nèi)的所述的設(shè)備(30)的部分內(nèi)獲得。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何項(xiàng)所述的設(shè)備(30)，其特征在于所述的溝槽(26)的尺寸、形式和個(gè)數(shù)可以根據(jù)基于所述的渦輪機(jī)輪(14)的冷卻要求而待供給的冷卻空氣的量確定，同時(shí)確保燃?xì)鉁u輪機(jī)的性能。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何項(xiàng)所述的設(shè)備(30)，其特征在于設(shè)備(30)可以作為所述的一個(gè)或多個(gè)支承軸承(34)的密封件(36)的通風(fēng)管(22)的替代來(lái)安裝，所述的設(shè)備(30)也具有維持所述的一個(gè)或多個(gè)支承軸承(34)的所述的密封件(36)內(nèi)的足夠的空氣壓力的功能。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的任何項(xiàng)所述的設(shè)備(30)，其特征在于設(shè)備(30)用于燃?xì)鉁u輪機(jī)的第一級(jí)的所述的渦輪機(jī)輪(14)的面向所述的壓縮機(jī)的前表面的冷卻。
8.一種燃?xì)鉁u輪機(jī)，其特征在于其包括根據(jù)前述權(quán)利要求的任何項(xiàng)所述的設(shè)備(30)。
全文摘要
用于優(yōu)化如下類(lèi)型的燃?xì)鉁u輪機(jī)內(nèi)的冷卻的設(shè)備(30)，燃?xì)鉁u輪機(jī)包括至少一個(gè)裝配有燃燒室(10)和外殼(16)和內(nèi)殼(32)的壓縮機(jī)、至少一個(gè)裝配有一系列葉片(12)的渦輪機(jī)輪(14)和至少一個(gè)裝配有一個(gè)或多個(gè)支承軸承(34)的高壓轉(zhuǎn)子(38)，壓縮機(jī)能生成冷卻空氣，冷卻空氣通過(guò)合適的通道(20)傳送到所述的渦輪機(jī)輪(14)。在設(shè)備(30)的外表面上存在一個(gè)或多個(gè)溝槽(26)，溝槽(26)允許來(lái)自壓縮機(jī)的空氣的另外的流量通向通道(20)，以增加向所述的渦輪機(jī)輪(14)的總冷卻空氣流。設(shè)備(30)可以容易地安裝而不需要拆卸外殼(16)，且設(shè)備(30)組裝在現(xiàn)有的機(jī)器上以替代支承軸承(34)的密封件(36)的通風(fēng)管(22)。
文檔編號(hào)F02C7/18GK101082307SQ20071010648
公開(kāi)日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者M·巴爾達(dá)奇尼, 普羅斯佩里斯 R·德 申請(qǐng)人:諾沃皮尼奧內(nèi)有限公司