[發(fā)明專利]渦輪設(shè)備

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880129583.0
• 申請日: 2008-04-08
• 公開（公告）號: CN102046942A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T·埃里克松;T·施特蘭德
• 申請（專利權(quán)）人: 埃里克松發(fā)展創(chuàng)新股份公司
• 主分類號: F02C3/10
• 分類號: F02C3/10;F02C6/02;F02C6/18;F01D5/18
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 林振波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包括同心設(shè)置的燃?xì)鉁u輪部和蒸汽渦輪部的渦輪設(shè)備的改進(jìn)。本發(fā)明還涉及用于調(diào)節(jié)包括這種渦輪設(shè)備的渦輪發(fā)動機(jī)的方法。

背景技術(shù)

燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)在很多場合中被用于將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。其中，燃?xì)鉁u輪由燃料燃燒所產(chǎn)生的氣流驅(qū)動。燃?xì)鉁u輪通常驅(qū)動壓縮機(jī)，以便壓縮空氣和向燃燒室提供加量的氧氣。

一般來說，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是該發(fā)動機(jī)能夠在低重量下提供高功率。缺點(diǎn)通常是效率(即燃料化學(xué)能的利用率)低下。

在SE530142?C2號瑞典專利、60/969997號美國臨時(shí)申請和PCT/SE2008/050258號PCT申請中公開了包括同心的燃?xì)鉁u輪部和蒸汽渦輪部的高效渦輪設(shè)備。

這種渦輪設(shè)備可以在很多場合中替代現(xiàn)有的渦輪，如在上述現(xiàn)有技術(shù)中討論的那些。如果利用包括同心的燃?xì)鉁u輪部和蒸汽渦輪部的渦輪設(shè)備對現(xiàn)有的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)進(jìn)行改造，則必須在設(shè)計(jì)上作一些考慮以使利用率最大化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種用于優(yōu)化利用包括同心設(shè)置的燃?xì)鉁u輪部和蒸汽渦輪部的渦輪設(shè)備已翻新過的渦輪發(fā)動機(jī)的方法。

該目標(biāo)通過用于將燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)改造成具有組合的燃?xì)夂驼羝麥u輪設(shè)備的渦輪發(fā)動機(jī)的方法來實(shí)現(xiàn)。其中，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)包括壓縮機(jī)，燃燒室，其由壓縮機(jī)提供空氣，壓氣渦輪和動力渦輪。壓氣渦輪驅(qū)動壓縮機(jī)，動力渦輪提供輸出功率。壓氣渦輪為包括多個燃?xì)饧壍娜細(xì)鉁u輪。在改造過程中，用包括燃?xì)鉁u輪部和蒸汽渦輪部的渦輪設(shè)備替換壓氣渦輪。燃?xì)鉁u輪部和蒸汽渦輪部是同心設(shè)置的。現(xiàn)在，渦輪設(shè)備內(nèi)的燃?xì)鉁u輪部的級數(shù)被選擇成小于被替換的壓氣渦輪的級數(shù)。另外，蒸汽渦輪部內(nèi)的級數(shù)大于包括在渦輪設(shè)備內(nèi)的燃?xì)鉁u輪部的級數(shù)。

通過減少壓氣渦輪內(nèi)的燃?xì)饧墸谌紵龤怏w中保持更多數(shù)量的用于動力渦輪的能量。另外，壓氣渦輪的蒸汽部入口處的蒸汽壓力可以高于壓氣渦輪的燃?xì)獠咳肟谔幍娜細(xì)鈮毫ΑＲ虼耍瑏碜哉羝麥u輪部的功率貢獻(xiàn)可被提高。

本發(fā)明還涉及提高具有同心設(shè)置的燃?xì)夂驼羝麥u輪部的渦輪設(shè)備的利用率的問題。還需要對渦輪葉片進(jìn)行有效冷卻。

這已通過用于包括燃?xì)鉁u輪部和同心設(shè)置的蒸汽渦輪部的渦輪設(shè)備的轉(zhuǎn)子葉片實(shí)現(xiàn)。渦輪轉(zhuǎn)子葉片包括通道，其適于引導(dǎo)蒸汽從蒸汽渦輪部到達(dá)燃?xì)鉁u輪部，并且返回轉(zhuǎn)子葉片內(nèi)的蒸汽渦輪部。因此實(shí)現(xiàn)了簡單的葉片設(shè)計(jì)、對葉片的有效冷卻以及對蒸汽渦輪部的能量供應(yīng)。

該目標(biāo)還已經(jīng)通過用于包括燃?xì)鉁u輪部和同心設(shè)置的蒸汽渦輪部以及蒸汽發(fā)生器的渦輪設(shè)備的渦輪定子葉片實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在，渦輪定子葉片包括蒸汽通道，其適于引導(dǎo)蒸汽從蒸汽發(fā)生器通過燃?xì)鉁u輪部并且到達(dá)蒸汽渦輪部。通過這種方式，定子葉片獲得有效冷卻。

在具有同心設(shè)置的燃?xì)夂驼羝麥u輪部的渦輪設(shè)備中，期望從渦輪設(shè)備的轂排出空氣。這可以通過適于引導(dǎo)空氣從轂通過蒸汽渦輪部并且到達(dá)燃?xì)鉁u輪部的空氣通道來實(shí)現(xiàn)。

在具有同心設(shè)置的燃?xì)夂驼羝麥u輪部的渦輪設(shè)備中，渦輪葉片上的負(fù)載變大，因?yàn)樵撏蝗~片貫穿這兩個部。這個問題可以通過引入將燃?xì)鉁u輪部與蒸汽渦輪部分開的間隔壁來解決。如果燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子葉片被附連在間隔壁上，則由燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子葉片的旋轉(zhuǎn)引起的離心力部分由間隔壁承受和相互抵消。

另外，根據(jù)本發(fā)明，具有同心設(shè)置的燃?xì)夂驼羝麥u輪部的渦輪設(shè)備的利用率可以通過使用具有不同橫截面的蒸汽渦輪轉(zhuǎn)子葉片和燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子葉片來提高。于是，蒸汽渦輪轉(zhuǎn)子葉片的橫截面可以用于使蒸汽渦輪部的蒸汽流得到優(yōu)化，燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子葉片的橫截面可以用于使燃?xì)鉁u輪部的燃?xì)饬鞯玫絻?yōu)化。

任何一個蒸汽渦輪轉(zhuǎn)子葉片均可被分成第一和第二轉(zhuǎn)子葉片部，因而在轉(zhuǎn)子葉片中形成流通通道，或者蒸汽渦輪轉(zhuǎn)子葉片可以具有較小的橫截面，從而允許設(shè)置比燃?xì)鉁u輪轉(zhuǎn)子葉片多的蒸汽渦輪轉(zhuǎn)子葉片。

通過用于調(diào)節(jié)包括壓縮機(jī)、燃燒室、壓氣渦輪和動力渦輪的渦輪發(fā)動機(jī)的方法來確保對葉片進(jìn)行有效地冷卻。壓氣渦輪和/或動力渦輪為包括燃?xì)鉁u輪部和同心設(shè)置的蒸汽渦輪部的渦輪設(shè)備。壓氣渦輪和/或動力渦輪還包括具有流體通道的轉(zhuǎn)子葉片和定子葉片，以及蒸汽發(fā)生器，其為流體通道產(chǎn)生蒸汽以冷卻葉片和驅(qū)動蒸汽渦輪部。根據(jù)該方法，來自壓縮機(jī)的壓縮空氣在啟動期間被引導(dǎo)至渦輪設(shè)備的葉片。

如果在關(guān)閉期間中斷向渦輪設(shè)備的蒸汽渦輪部提供蒸汽，并且相對較少量的空氣從壓縮機(jī)被引導(dǎo)至渦輪設(shè)備的蒸汽渦輪部，則還可以確保有效冷卻，并且防止過速。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖對本發(fā)明作更詳細(xì)的描述，其中：

圖1示出了包括燃?xì)鉁u輪部2和蒸汽渦輪部4的已知渦輪設(shè)備1的軸向橫截面；