[發明專利]在燃氣輪機中消除硬摩擦且優化吹掃流的系統和方法

無效

• 申請號: 201110340078.4
• 申請日: 2011-10-20
• 公開（公告）號: CN102562299A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: R·G·德維;C·E·沃爾夫;N·圣
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F02C3/00
• 分類號: F02C3/00;F01D9/02;F01D5/02;F01D5/12;F01D11/00;F02C7/143
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;譚祐祥

技術領域

本發明大體而言涉及燃氣輪機，且更特定而言，涉及一種用于減少輪空間吹掃流而不會在燃氣輪機中有硬摩擦的風險的系統和方法。

背景技術

一般而言，燃氣輪機典型地包括壓縮機、燃燒器和渦輪。渦輪進一步包括多個輪空間，其中多個輪空間中的每一個包括轉子和定子。定子包括靜葉或噴嘴，其將進入氣體流引導至轉子。在一實例中，轉子包括葉片或動葉，其從定子接收的進入氣體提取功。在渦輪操作期間，將進入氣體不合乎要求地攝入到輪空間內可導致金屬構件過熱。在某些實施例中，經由空隙區域將吹掃流導向至輪空間內以防止進入氣體的攝入和相關聯的過熱。典型地，需要維持充分的吹掃流以在輪空間中維持可接受的溫度。但是，在燃氣輪機操作期間維持輪空間中充分的吹掃流導致復雜性、成本和維護。

在某些實施例中，為了維持充分的吹掃流，天使翼(angel?wing)和阻攔件以交迭方式分別設置于轉子和定子上。典型地，天使翼包括設于天使翼邊緣處的頂端。頂端減小天使翼與阻攔件之間的空隙區域，導致吹掃流減少到所需限度以維持輪空間內的可接受的溫度。但是，天使翼的頂端通常在渦輪起動期間在阻攔件與頂端之間產生不合乎需要的硬摩擦。硬摩擦導致阻攔件劣化和天使翼磨損，造成空隙區域增加，而這進一步導致吹掃流和維護成本的不合乎需要的增加。

因此，存在對于消除了硬摩擦且解決了上述問題的改進的系統的需要。

發明內容

在一實施例中，提供了一種燃氣輪機。該燃氣輪機包括定子，定子構造為引導進入氣體流。該燃氣輪機還包括轉子，轉子構造為使得進入氣體膨脹且從進入氣體提取動能。該燃氣輪機還包括吹掃流，其從壓縮機放出且配置成用于通過限制進入氣體的攝入而降低輪空間的溫度。該燃氣輪機還包括天使翼，其設置于轉子與定子之間且構造為充當轉子與定子之間的密封表面。該燃氣輪機還包括風扇葉片，其在軸向位置處設置于天使翼的表面上且構造為生成吹掃流的再循環區，其中再循環區減少了進入輪空間的后續吹掃流的體積。

在另一實施例中，提供了一種提供燃氣輪機的方法。該方法包括：提供定子，定子構造為引導進入氣體流。該方法還包括提供轉子，轉子構造為使得進入氣體膨脹且從進入氣體提取動能。該方法還包括提供吹掃流，其從壓縮機放出且配置成用于通過限制進入氣體的攝入而降低輪空間的溫度。該方法還包括提供天使翼，其設置于轉子和定子之間且構造為充當轉子與定子之間的密封表面。該方法還包括提供風扇葉片，其在軸向位置處設置于天使翼表面上且構造為生成吹掃流的再循環區，其中再循環區減少了進入輪空間的后續吹掃流的體積。

附圖說明

當參看附圖來閱讀下文的詳細描述時，本發明的這些和其它特征、方面和優點將變得更好理解，其中，在所有附圖中，相似的符號表示相似的部件，其中：

圖1是在常規燃氣輪機中提供的常規渦輪的輪空間的示意圖示。

圖2是根據本發明的實施例的燃氣輪機的局部示意圖示，其包括改進的設計來消除在天使翼與阻攔件之間的硬摩擦。

圖3是根據本發明的實施例的圖2的渦輪的輪空間的放大視圖。

圖4是根據本發明的實施例在包括風扇葉片的圖3的輪空間中的阻攔件與天使翼的等距視圖。

圖5是根據本發明的實施例的圖4的輪空間中的阻攔件和天使翼的斷面圖，其描繪了風扇葉片的高度和軸向空隙。

圖6是根據本發明的實施例的、由于在圖4的輪空間中的再循環區所造成的吹掃流方向的變化的示意圖。

圖7是根據本發明的另一實施例的阻攔件和天使翼的示意圖示，其分別包括在圖4的輪空間中的蜂窩結構和頂端。

圖8是根據本發明的實施例的圖7的蜂窩結構98的放大視圖，其描繪了由蜂窩結構98所提供的多個腔102。

圖9是描繪了根據本發明的一實施例的、用于提供圖2的燃氣輪機的方法中所涉及的步驟的流程圖。

部件列表：

10?常規渦輪

12?天使翼

14?阻攔件

16?輪空間

18?定子

20?轉子

22?進入氣體流

24?空隙區域

26?吹掃流

26?天使翼頂端

40?燃氣輪機

42?壓縮機

44?燃燒器

46?渦輪

48?輪空間

50?進入氣體流

52?吹掃流

54?定子

56?轉子

58?阻攔器

60?天使翼