[發明專利]軸向流類型燃氣輪機

有效

• 申請號: 201110407973.3
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102562169A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: A·A·卡林;V·科斯特格
• 申請（專利權）人: 阿爾斯通技術有限公司
• 主分類號: F01D1/04
• 分類號: F01D1/04;F01D9/02;F01D5/18
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;傅永霄

技術領域

本發明涉及燃氣輪機的技術。它涉及根據權利要求1的前序部分的軸向流類型的燃氣輪機。

背景技術

本發明涉及軸向流類型的燃氣輪機，圖5中顯示了其實例。圖5的燃氣輪機10根據順序燃燒的原理來運行。它包括壓縮機1、具有多個燃燒器3和第一燃料供應2的第一燃燒室4、高壓渦輪5、具有第二燃料供應6的第二燃燒室7，以及具有交替的導葉13或33排和葉片16或36排(它們布置成沿著機器軸線9布置的多個渦輪級)的低壓渦輪8。

根據圖5的燃氣輪機10包括定子和轉子。定子包括其中安裝有導葉13、33的殼體；這些導葉13、33必須形成成形通道，在燃燒室7中產生的熱氣流過成形通道。沿需要的方向流動的氣體撞擊在安裝在轉子軸的軸狹縫中的葉片16、36上，并且使渦輪轉子旋轉。為了保護定子殼體抵抗在葉片16、36上面流動的熱氣，使用了安裝在相鄰的導葉排之間的定子熱防護件。高溫渦輪級需要將冷卻空氣供應到導葉、定子熱防護件和葉片中。

圖1中顯示了燃氣輪機10的典型的被冷卻的燃氣輪機級TS的區段。在燃氣輪機10的渦輪級TS內，導葉13排安裝在導葉承載件11上。在導葉13的下游，提供了葉片16排，其中的各個在其尖部處具有外部平臺17。與葉片16的尖部相對，定子熱防護件18安裝在導葉承載件11上。導葉13中的各個具有外部平臺14。導葉13和葉片16用它們的相應的外部平臺14和17來限定熱氣路徑12的邊界，來自燃燒室的熱氣流過熱氣路徑12。

為了確保這種高溫燃氣輪機10的運行具有長的壽命，形成其流徑12的所有部件應當被有效地冷卻。因此，冷卻空氣23通過相應的冷卻膛孔21和22而被從氣室20引導到定子熱防護件18和導葉13以及葉片16的外部平臺17。但是，圖1的已知的渦輪設計需要將額外的足夠量的冷卻空氣23供應到定子熱防護件18的背部上的腔體19中，以冷卻那些定子熱防護件和外部葉片平臺17，并且這個特征可看作此設計的短處。另一個缺陷是傳統的定子熱防護件固定方式，其中，在導葉13和定子熱防護件18之間存在空隙(見圖1中的所圈出的區域A)，并且冷卻空氣的一部分會通過所述空隙從腔體19泄漏到渦輪流徑12中(見區域A中的箭頭)。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有這樣的渦輪級冷卻方案的燃氣輪機：該渦輪級冷卻方案避免了已知的冷卻構造的缺陷，并且顯著地減少了所述渦輪級內的冷卻空氣的消耗。

這個和其它目的通過根據權利要求1的燃氣輪機來達到。本發明的燃氣輪機是軸向流類型，并且包括具有交替的空氣冷卻式葉片排和空氣冷卻式轉子熱防護件排的轉子，以及具有安裝在導葉承載件上的交替的空氣冷卻式導葉排和空氣冷卻式定子熱防護件排的定子，其中，定子同軸地包圍轉子而在它們之間限定熱氣路徑，使得葉片排和定子熱防護件排以及導葉排和轉子熱防護件排分別彼此相關，并且導葉排和沿下游方向的下一葉片排限定渦輪級。根據本發明，在渦輪級內提供了機構來再使用已經用來冷卻渦輪級的導葉的尤其翼型件的冷卻空氣來冷卻導葉的下游的所述渦輪級的定子熱防護件。

根據本發明的一個實施例，再使用機構包括用于在經使用的冷卻空氣離開導葉時收集經使用的冷卻空氣的第一機構，以及用于將收集到的經使用的冷卻空氣引導到導葉的下游的所述渦輪級的定子熱防護件上以進行冷卻的第二機構。

優選地，再使用機構進一步包括用于將收集到的經使用的冷卻空氣引導到導葉的下游的所述渦輪級的葉片的外部平臺上以進行冷卻的第三機構。

根據本發明的另一個實施例，渦輪級的導葉各自包括外部平臺，并且再使用機構在外部平臺的正上方結合到導葉中。

根據另一個實施例，收集機構包括用于導葉中的各個的、位于外部平臺的上側上的導葉冷卻空氣的出口處的第一腔體，引導機構包括沿周向方向延伸且連接到所述第一腔體上的第二腔體，其中，沿著周向方向相等地分布的多個第一沿軸向定向的孔將來自第二腔體的經使用的冷卻空氣引導到渦輪級的相鄰的定子熱防護件的外側上，以進行冷卻。

根據本發明的又一個實施例，沿著周向方向相等地分布的多個第二沿軸向定向的孔將來自第二腔體的經使用的冷卻空氣引導到渦輪級的相鄰的葉片的外部平臺的外側上，以進行冷卻。

優選地，渦輪級的葉片的外部平臺各自包括沿周向定向的前齒，渦輪級的導葉用它們的外部平臺的后壁處的沿周向延伸的下游突出部來疊置在所述前齒上，并且各個下游突出部設有與前齒正正好相對的蜂巢。

根據另一個實施例，第一腔體由外部平臺的上側上的呈框架的形式的肋來建立，該框架由密封屏覆蓋。