CN101035966A - 分开高压和低压透平内域的结构 - Google Patents

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Abstract

双轴式燃气轮机的凸形密封底部(10)包括一系列通过一系列销相互制约的凸形圆盘，所述圆盘的每个圆盘包括一个外侧曲线边，该边与环(70)的内侧槽形面(72)的对应的环形面(71)配合，获得轴向密封。系列圆盘包括三个圆盘，分别是第一圆盘(12)、第二圆盘(13)和第三圆盘(14)。三个圆盘通过一系列辐条(30)在中心相互固定，并且各自通过一系列布置成与三个圆盘垂直的销成对制约，从而最小化三个圆盘在轴向上的相对运动，同时允许三个圆盘自身的径向膨胀。

Description

分开高压和低压透平内域的结构
技术领域
本发明涉及一种双轴式燃气轮机(twin-shaft gas turbine)的凸形密封底部。
背景技术
燃气轮机是一种旋转式热机，其利用燃烧产生的气体将气体的热函转变成有用功，并且在旋转轴上提供机械功。
这样，涡轮机一般包括一个压缩机或涡轮压缩机，来自外部的空气在压力作用下进入压缩机的内部。
各种喷嘴输送燃料，燃料与空气混合形成空气-燃料可燃混合气。
通常所说的的涡轮机或涡轮膨胀机带有轴流式压缩机，其对在燃烧室中燃烧的气体的热函进行转变为用户提供机械能。
在产生机械能的应用中，膨胀突变分成两个局部突变，每个突变都在涡轮机内部进行。高压透平，在燃烧室的下游，产生压缩。低压透平，收集高压透平产生的气体，然后连在用户上。
涡轮膨胀机、涡轮压缩机、燃烧室(或加热器)、输出轴、调节系统和点火系统是燃气轮机设备的基本部件。
就燃气轮机的功能而言，流体经一系列进气道进入压缩机是已知的。
在这些管道中，气体有着低压和低温的特性，然而，当它经过压缩机时，气体被压缩并且其温度升高。
这样，它进入燃烧室(或加热器)中，在这里，它的温度有了进一步的更大的升高。
气体升温所需的热量是由通过喷嘴喷入加热室中的气体燃料的燃烧提供的。
在机器起动时，利用火花塞达到燃烧的起动。
在燃烧室的出口处，高压、高温气体经过特定管道到达涡轮机，在这里，它放出积累在压缩机和加热室(燃烧室)中的一部分能量并且经过排气道流到外部。
在产生机械能的应用中，高压透平的内域和低压透平的内域是由一个底部分开的，该底部的功能是确保这两者相互之间的密封性。
这避免了会损害动力涡轮机的可靠性和性能的气体的吸入。
该底部也用作通常所说的“吹扫”空气，例如，压缩空气流的管道，其防止高温气体经过管道吸入流向底部以及流向会被这些高温气体损害的涡轮机部件。
凸形底部通常包括两个通过许多销相互制约的凸形圆盘。
这些圆盘有外侧曲线边，用密封环配合着形成金属型金属密封。
而且，所述两个圆盘限定出一个通道供吹扫空气流向低压透平。
已知涡轮机的底部的一个缺点是，由于热梯度，它们会变形，这将在由特定几何形状获得密封的区域引起密封损耗。
这样的原因是，涡轮机运转时，原本轴向定位的销特别是因为圆盘的不均匀热变形发生旋转，损害密封环的正确密封。
另一个缺点是，通过这种方式，高温气体的吸入会损害底部和燃气轮机其它部件的使用寿命。
这是因为，高温会引起氧化现象，其伴随有疲劳现象，增强了应力，随着时间会引起破裂和分裂，最终损害底部和其它部件的正确功能。
发明内容
本发明的目的是为双轴式涡轮机提供一种底部，该底部保持密封而不在底部自身上引起机械应力。
另一个目的是为双轴式涡轮机提供一种凸形密封底部，该底部使涡轮机自身的性能提高，保持底部自身的高使用寿命。
又一个目的是为双轴式涡轮机提供一种凸形密封底部，该底部避免了吸入由低压透平和高压透平两者产生的高温气体。
另外一个目的是为双轴式涡轮机提供一种凸形密封底部，该底部简单并经济。
本发明的这些目的通过为双轴式涡轮机提供一种如权利要求1所述的凸形密封底部而得以实现。
本发明的其它特征在从属权利要求中进行阐述。
附图说明
通过下面的说明性并非约束性的描述，本发明的双轴式涡轮机的凸形密封底部的特征和优点将更加明显，参照所附的示意图，其中：
图1是本发明的双轴式涡轮机的优选凸形密封底部的正面截面侧视图；
图2是图1所示底部的分解正面透视右侧视图。
具体实施方式
参照附图，示出了双轴式涡轮机的一个凸形密封底部10，该涡轮机有一个高压透平和一个低压透平，所述底部10包括一系列圆盘，尤其是三个通过一系列销相互制约并间隔开的凸形圆盘，这些销系列地布置成与所述三个圆盘的每个圆盘底面垂直。
所述系列销的每个销分别制约所述系列圆盘的两个圆盘并且布置成与这些圆盘垂直，从而在燃气轮机的运转过程中防止它们在轴向上，例如，与燃气轮机的轴线平行的方向上的相互运动。
换句话说，每个销与它所插入的两个圆盘的每个圆盘的底面垂直，从而防止或无论如何最小化两个圆盘之间在轴向上的相对运动，这样就保持了喷嘴座圈70的密封。
同时，每个销使它所制约的圆盘可以在径向上运动，这样，这些圆盘自身可以自由地适应于热梯度而不在圆盘自身上产生应力。
同每个销在它制约的区域内与它所制约的每个圆盘的底面垂直一样，尤其是它与底面的一个部分垂直是有可能，它围绕这个部分制约圆盘。
这样的原因是，避免圆盘自身的会损害凸形底部10的正确功能和使用寿命的应力可能存在的状态。
所述系列圆盘是三个凸形圆盘并且分别是第一圆盘12、第二圆盘13和第三圆盘14。
所述三个圆盘沿着机器的轴线布置并且有一个外侧圆形边15，该边配合在与涡轮机的轴线同轴的所述环70的内侧槽形面72的对应的环形面71上，获得金属型轴向金属密封。
每个环形面71也与涡轮机的轴线垂直。
所述三个圆盘的每个圆盘优选地包括所述系列销20和21的一系列外壳40。
所述外壳40位于每个圆盘上的外侧圆形边15附近。
所述外壳40优选为焊接或铜焊到每个圆盘上的衬套，在每个圆盘的底面上沿着圆周等距离分布。
所述第一圆盘12有一个中心开口16并且所述第二圆盘13也相应地有一个中心开口17。
所述第三圆盘14位于所述第一圆盘12和所述第二圆盘13之间并且与这些一起分别限定出一个第一通道61和一个第二通道62。
所述第一通道61和所述一个第二通道62的功能分别是将空气在压力作用下(吹扫空气)带到高压透平的下游和低压透平的上游，避免了会损害涡轮机部件的高温气体的吸入。
所述底部10包括一系列在每个圆盘的对应的中心部分上焊接到所述三个圆盘上的辐条30。
所述三个圆盘的每个圆盘都包括一系列位于底面上并沿径向布置、沿着所述底面的圆周等距离均匀分布的贯通切口18。
所述系列辐条30插入所述三个圆盘的每个圆盘的对应系列切口18中并且优选通过焊接或铜焊制成一体。
所述系列销包括第一系列销20和第二系列销21，所述第一系列销20制约所述第一圆盘12到所述第三圆盘14上，而所述第二系列销21制约所述第二圆盘13到所述第三圆盘14上。
而且，所述第一系列销20优选为相对于第二系列销21有一个角度优选为15°的相位差。
优选地，所述第一系列销20和所述第二系列销21各自都包括12个圆头销。
从而，第一圆盘12和第二圆盘13各自都包括12个焊接或铜焊衬套，分别作为第一系列销20和第二系列销21的外壳。
从而，第三圆盘14包括24个焊接或铜焊衬套，分别作为第一系列销20和第二系列销21的外壳。
利用与所述圆盘垂直布置的一系列圆头销，有利地可使圆盘自身沿径向膨胀而不产生应力。
而且，所述底部10包括加在第一圆盘12上的绝热元件80。
所述绝热元件80是圆盘形状的，有一个中心孔81作为流过开口16的空气流的通道。
利用本发明的双轴式涡轮机的底部，有利地可有两个管道或通道分别给两个压缩空气(吹扫空气)流，每个空气流从机器外部分别流向低压透平和高压透平。
通过这种方式，有利地避免了同样由高压透平产生的高温气体的吸入，保护涡轮机部件的寿命及其可靠性。
这样就可以看出，本发明的双轴式涡轮机的凸形密封底部达到了上述目的。
这样构思的本发明的双轴式涡轮机的凸形密封底部可以经过多次改造和变形，都包含在相同的发明原理中。
而且，在实践中，所用的材料、以及尺寸和部件，都可以根据工艺需要作出改变。

Claims (14)

1.一种包括一系列凸形圆盘的双轴式燃气轮机的凸形密封底部(10)，凸形圆盘通过一系列销相互制约，所述圆盘的每个圆盘包括一个外侧成形边，该边与环(70)的内侧槽形面(72)的对应的环形面(71)配合以获得轴向密封，其特征在于，所述系列圆盘是三个圆盘，分别是第一圆盘(12)、第二圆盘(13)和第三圆盘(14)，并且所述三个圆盘通过一系列辐条(30)在中心相互固定，并且它们各自通过布置成与所述三个圆盘垂直的所述系列销成对制约，从而最小化所述三个圆盘在轴向上的相对运动，同时允许所述三个圆盘的径向膨胀。
2.如权利要求1所述的底部(10)，其特征在于，所述三个圆盘的每个圆盘都包括所述系列销(20)和(21)的一系列外壳(40)。
3.如权利要求1或2所述的底部(10)，其特征在于，所述系列外壳(40)沿圆周靠近外侧圆形边(15)位于所述三个圆盘的每个圆盘上。
4.如权利要求1至3中任何一项所述的底部(10)，其特征在于，所述外壳(40)为焊接到每个圆盘上的衬套，在每个圆盘的底面上沿着圆周等距离分布。
5.如权利要求1至4中任何一项所述的底部(10)，其特征在于，所述第一圆盘(12)有一个中心开口(16)并且所述第二圆盘(13)相应地有一个中心开口(17)。
6.如权利要求1至5中任何一项所述的底部(10)，其特征在于，所述第三圆盘(14)位于所述第一圆盘(12)和所述第二圆盘(13)之间并且与这些一起分别限定出一个第一通道(61)和一个第二通道(62)，分别为两个从机器外部分别流向低压透平和高压透平的压缩空气流。
7.如权利要求1至6中任何一项所述的底部(10)，其特征在于，所述三个圆盘的每个圆盘都包括一系列位于底面上并沿径向布置、沿着所述底面的圆周等距离均匀分布的贯通切口(18)。
8.如权利要求1至7中任何一项所述的底部(10)，其特征在于，所述底部(10)包括一系列辐条(30)插入所述三个圆盘的每个圆盘的对应系列切口(18)中并且在这些圆盘每个的对应的中心部分上焊接到所述三个圆盘上。
9.如权利要求1至8中任何一项所述的底部(10)，其特征在于，它包括有着圆头的第一系列销(20)和第二系列销(21)，所述第一系列销(20)制约所述第一圆盘(12)到所述第三圆盘(14)上，而所述第二系列销(21)制约所述第二圆盘(13)到所述第三圆盘(14)上。
10.如权利要求9所述的底部(10)，其特征在于，所述第一系列销(20)和所述第二系列销(21)等距离地分布在所述三个圆盘的每个圆盘的底面圆周上。
11.如权利要求9或10所述的底部(10)，其特征在于，所述第一系列销(20)的销相对于第二系列销(21)有一个角度优选为15°的相位差。
12.如权利要求9至11中任何一项所述的底部(10)，其特征在于，所述第一系列销(20)和所述第二系列销(21)各自都包括12个圆头销。
13.如权利要求9至12中任何一项所述的底部(10)，其特征在于，所述第一圆盘(12)和所述第二圆盘(13)各自都包括12个衬套分别作为第一系列销(20)和第二系列销(21)的外壳，并且所述第三圆盘(14)包括24个衬套分别作为所述第一系列销(20)和所述第二系列销(21)的外壳。
14.如权利要求1至13中任何一项所述的底部(10)，其特征在于，它包括一个加在所述第一圆盘(12)上的绝热元件(80)。
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