[發明專利]用于渦輪機的被動冷卻系統

有效

• 申請號: 201210033023.3
• 申請日: 2012-02-07
• 公開（公告）號: CN102678185A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: R·N·蘇塔;S·K·賈因;J·約翰
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D1/18
• 分類號: F01D1/18;F01D25/12;F01D25/24
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;譚祐祥

技術領域

本發明涉及渦輪機領域，確切地說，涉及用于渦輪機的被動冷卻系統。

背景技術

渦輪機通常包括以可操作的方式連接到渦輪機的壓縮機。渦輪機還包括可容納燃料和空氣的燃燒室，該燃料與空氣混合并點燃，從而形成高能流體或熱氣。熱氣隨后會輸送至通向渦輪機槳葉或葉片的熱氣通道中。熱氣中的能量向渦輪機葉片施加旋轉力。在運行過程中，一部分熱氣從熱氣通道中逸出，并流過葉片外殼部分上方。熱氣通常會沖擊外殼部分的前頂側。持續暴露在熱氣中會大大減少葉尖蠕變壽命。因此，冷卻葉片的葉尖部分會延長渦輪機的使用壽命。目前已存在各種用于降低渦輪機葉片溫度的冷卻系統。傳統冷卻系統通過葉片的旋轉翼片部分在內部傳輸冷卻流。冷卻流可流經旋轉翼片部分，然后從葉片的葉尖部分流出，也可通過翼片部分循環流回。

發明內容

根據本發明的一個方面，渦輪機包括具有外表面和界定內部部分的內表面的外殼。外殼包括流體室。旋轉組件設置在外殼內。旋轉組件包括至少一片槳葉，所述至少一片槳葉具有底座部分和葉尖部分。固定組件安裝到外殼的內表面鄰近所述至少一片槳葉的葉尖部分。至少一個流體通道穿過固定組件的至少一部分。所述至少一個流體通道包括與流體室流體連通的流體入口以及連通至內部部分的流體出口。流體出口配置和設置成引導流體流朝所述至少一片槳葉的葉尖部分流動。

所述至少一個流體通道可包括整個穿過所述固定組件延伸的流體通道部分；可設于所述固定組件和所述外殼之間。所述至少一個流體通道可包括形成于所述固定組件中的第一流體通道部分，以及形成于所述外殼中的第二通道部分。所述至少一個流體通道可包括第一流體通道，其具有整個穿過所述固定組件的流體通道部分；以及第二流體通道，所述第二流體通道具有形成于所述固定組件中的第一流體通道部分，以及形成于所述外殼中的第二通道部分。所述固定組件包括渦流室，所述至少一個流體通道的所述流體出口連通至所述渦流室中；以及具有至少一個鈞形部分的防護罩組件，所述至少一個流體通道穿過所述鉤形部分的至少一部分。所述至少一個流體通道可包括整個穿過所述防護罩組件的所述至少一個鉤形部分的流體通道部分。所述至少一個流體通道可包括形成于所述至少一個鉤形部分中的第一流體通道部分，以及形成于所述外殼中的第二通道部分。所述渦輪機包括渦輪機系統的渦輪部分。

根據本發明的另一方面，用于以被動方式冷卻渦輪機的方法包括使旋轉組件旋轉，該旋轉組件包括具有葉尖部分的至少一片槳葉。葉尖部分移動以接近固定組件。流體流通過形成于渦輪機的外殼中的流體室流向固定組件。流體流通過至少一個流體通道流向所述至少一片槳葉的葉尖部分以被動方式冷卻渦輪機，其中所述至少一個流體通道從流體室延伸穿過固定組件的至少一部分。

引導所述流體流通過所述至少一個流體通道的步驟可包括使所述流體流通過整個穿過所述固定組件延伸的多個流體通道部分；還可包括使所述流體流通過設在所述固定組件和所述外殼之間的多個流體通道；還可包括使所述流體流通過第一流體通道，其具有整個穿過所述固定組件的流體通道部分；以及第二流體通道，所述第二流體通道具有形成于所述固定組件中的第一流體通道部分和形成于所述外殼中的第二通道部分。所述方法進一步包括將流體排入形成于所述固定組件中的渦流室中。引導所述流體流通過所述至少一個流體通道的步驟可包括引導所述流體流通過防護罩組件的至少一部分，其中所述至少一個流體通道從所述流體室延伸穿過所述固定組件的至少一部分。引導所述流體流通過所述防護罩組件的至少一部分的步驟還可包括引導所述流體流通過所述防護罩組件的鉤形部分；及在所述防護罩組件的所述鉤形部分和所述外殼之間引導所述流體流。

通過以下說明并結合附圖可以更加清楚地了解到這些以及其他優點和特征。

附圖說明

權利要求書作為說明書的結論詳細指出并明確主張了本發明。通過以下說明并結合附圖可以清楚地了解本發明的上述及其他特征和優點，其中：

圖1為根據示例性實施例的包括被動冷卻系統的渦輪機的截面圖；

圖2為圖1所示渦輪機的渦輪部分的多個渦輪級的細節圖；

圖3為圖2所示多個渦輪級中的一個渦輪級的細節圖，具體圖示連接到外殼組件的防護罩組件；

圖4為圖3所示外殼組件的下部透視圖；

圖5為圖3所示防護罩組件的下部透視圖；

圖6為連接到外殼組件以形成被動冷卻系統示例性實施例的防護罩組件的下部透視圖；以及

圖7為根據示例性實施例的另一方面的渦輪級的示意圖，具體圖示被動冷卻流。