CN101946064B - 压缩机 - Google Patents
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Abstract
用于转向导引在定子(102)和转子(104)之间流动的泄漏流(106)的装置,其包括:密封元件(112),用于中断泄漏流(106);设置在转子(104)上的出口(114);和导向部(116,132),该导向部构造为,用以将泄漏流(106)经密封元件(112)旁边导引到出口(114)。
Description
技术领域
本发明涉及用于转向导引在定子和转子之间流动的泄漏流的一种装置和一种方法,其例如可结合轴流压缩机加以使用。本发明还涉及一种转子及一种配有相应装置的压缩机。
背景技术
燃气轮机可具有压缩机,在该压缩机中,一转子可相对于一固定的定子旋转。为了将在旋转的转子和固定的定子的内围带之间的泄漏流减少到最低限度,可以使用一种称之为“内空气密封(inner airseal)”的密封装置。即使采用这种密封装置,也避免不了在压缩机定予的内围带的下面有较为少量的空气回流。这种低能量的泄漏物料流再次进入压缩机的主通道中,会引起轮毂边界层的增厚。从而有损于压缩机的稳定性和它的效率。
为了减小泄漏物料流的有害作用,应尽力将此泄漏物料流减少到最小程度。为此可采用较有效的密封系统。然而最低程度的泄漏却是必要的和不可避免的,借以使转子不至于过度受热。
发明内容
因此,本发明的目的是,提供用于转向导引在定子和转子之间流动的泄漏流的装置和方法,借此可减小泄漏流的所不希望的作用。此外,本发明的目的还在于提供一种转子及一种配有相应装置的压缩机。
为此,本发明提供一种压缩机,包括至少一个转子和至少一个定子,其中,所述转子相对于压缩机中的主流动而言是相对所述定子在上游设置的;以及包括用于转向导引在定子和转子之间流动的泄漏流的装置,其特征在于具有:密封元件,用于中断所述泄漏流;设置在转子上的出口;和导向部,该导向部构造为,用以将泄漏流经密封元件旁边导引到出口;其中,所述转子具有一个突起部,该突起部构造为,用以搭接一个沿径向在转子和定子之间延伸的间隙,其中,所述密封元件是设置在该突起部的一个在定子一侧的端部上。
本发明是基于这样的认识:若将泄漏流在定子的更上游吹出,则可以减小或避免泄漏物料流的有害作用。这样,在泄漏流到达定子之前,它可以获得更多时间以实现与主流动的混合。以此方式,定子能以一种比较有利的边界层被绕流而过。此外,本发明提出的装置还提供了下述可能性:可以较高的能量将泄漏流吹入到主流动中,其中,吹入方向是可以调整的,也是可以优化的。这样便能改进混合,而且轮毂边界层会变得较薄。此外,脉冲式流动可稳定化地作用于定子。
按照本发明,可以减小“内空气密封”区域中的泄漏流的有害作用,为此,将泄漏流再在更上游的位置引入。这样,可以如此使泄漏物料流的再进入得到优化处理,从而使再进入不会发生在转子平台和定子平台之间的空隙中。
本发明提出的装置用于转向导引在一定子和一转子之间流动的泄漏流,该装置包括:密封元件,用于中断该泄漏流;设置在转子上的出口;和导向部,该导向部构造为,用以将泄漏流经密封元件旁边导引到出口。
根据本发明提出的装置的一项有利的发展,导向部可以构造为,用以在出口处为泄漏流设定一个确定的吹入方向。通过预先设定一个确定的吹入方向,便可使泄漏流同主流动的混合实现优化。
此外,导向部可以具有一个通过转子的转子平台导引的通道,该通道与出口相连。该通道可以很好地整合到现有的转子平台中。此外,通过该通道可以调定出泄漏流的合乎要求的流出方向和流出能量。
例如,可以将出口布置在转子的一个转子平台上。这样,泄漏流便可在定子的上游吹出。
根据本发明提出的装置的一项有利的发展,转予可以具有一个突起部,该突起部构造为,用以搭接一个沿径向在转子和定子之间延伸的间隙,在此,密封元件可以设置在该突起部的处于定子一侧的端部上。以此方式,便可防止泄漏流再进入到转子和定子之间的间隙中。
导向部可以构造为,用以在转子的一个转子轴和突起部之间顺着引导泄漏流。这样,突起部的一个依径向处于下面的部位就起到泄漏流的导向的作用。
例如,密封元件可以邻接定子的一个内围带,其中,密封元件至该内围带的一个径向靠外的端部的距离大于或等于密封元件至该内围带的一个径向靠内的端部的距离。
或者,另一种可选做法是,密封元件可以邻接定子的一个内围带,其中,密封元件至该内围带的一个径向靠外的端部的距离小于密封元件至该内围带的一个径向靠内的端部的距离。
根据本发明提出的装置的一项有利的发展,出口可以布置在转子的一个轮毂面中和/或一个端面上。以此方式可以实现泄漏流的有利吹入。
在此,出口离轮毂面的一个背向定子的边缘的距离可以大于出口离轮毂面的一个朝向定子的边缘的距离。
例如,出口也可以布置在轮毂面的一个朝向定子的边缘上。
此外,出口可以设置在转子的两个转子叶片之间,其中,出口可以布置得更靠近于两个转子叶片中的一个转子叶片,这一个转子叶片相对于转子的旋转方向而言是设置在出口的后面。
例如,出口可以具有圆的横断面。这种横断面可以简单地通过钻孔予以实现。
或者,另一种可选做法是,出口也可以设计成缝口。这种出口构造形式例如在下述条件下可能是有利的,即,出口被布置在转子平台的边缘上时。
根据本发明提出的装置的一项有利的发展,该装置可以具有至少一个另外的布置在转子上的出口和至少一个另外的导向部,其中,该至少一个另外的导向部构造为,用以将泄漏流的至少一部分经密封元旁边导引到所述至少一个另外的出口。这样,便可将泄漏流的再进入均匀地加以分配。
本发明提出的一种转子可以具有前面权利要求中任一项所述的装置。以此方式,本发明提出的装置可以与一个转子相结合或者整合到该转子中。
本发明提出的一种压缩机可以具有本发明提出的一种转子和一种定子,其中,转子可相对于压缩机中的主流动而言相对定子在上游设置。因此,本发明提出的装置可以有利地与压缩机配合使用,例如用在燃气轮机中的压缩机上。
本发明提出一种方法,用于转向导引在定子和转子之间流动的泄漏流,此方法包括这样的步骤,即,一个步骤是利用密封元件中断泄漏流;一个步骤是将泄漏流经该密封元件旁边引导到设置在转子上的出口。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节可由下文针对附图所示实施例的说明得出。附图表示:
图1压缩机中本发明的装置的示意图;
图2图1中所示装置的另一示意图;
图3压缩机中另一种本发明的装置的示意图;
图4图3中所示装置的另一个示意图。
具体实施方式
图中相同的或相似的部件用同样的附图标记来表示。
图1示意地表示出一种装置,用于转向导引在一定子102和一转子104之间流动的泄漏流106,根据本发明的一个实施例。泄漏流106的流程由箭头顺序表示。为了不影响简明起见,图1中只是用附图标记标示出泄漏流106的第一个箭头和最后一个箭头。如图1中所示,本发明提出的装置可以配合压缩机加以使用,如在燃气轮机中使用的一种压缩机。
本发明的装置具有:密封元件112,用于中断泄漏流106;设置在转子104上的出口114;和导向部116。导向部116构造为,用以将泄漏流106经密封元件112旁边导引到出口114。就主流动(它可通过转子104的旋转运动而产生或增强)而言,转子104相对于固定的定子102是在上游设置的。导向部116在出口114的区域内可如此构造,即,使得对从出口114出来的泄漏流106设定一个预定的吹入方向。根据本实施例,吹入方向具有至少一个第一方向分量和一个第二方向分量,其中,第一方向分量是在主流动的方向上,笫二方向分量依径向朝外指。此外,可以有一个周向分量。
转子104可以具有多个转子叶片122。在图1中仅绘示出一个转子叶片122。转子叶片122是依径向朝外指地设置在一个转子平台124上。转子平台124可以经由一个转子轴126与另一个转子104b相联。该另一个转子104b同样具有若干个转子叶片122b,这些转子叶片被设置在另一个转子平台124b上。这些转子104、104b可以设计为带有叶片的圆盘(BLiSKs=Bladed Disks)。在这种圆盘中,叶片和圆盘形成一个统一单元,不再彼此分开地制成。
根据本实施例,转子平台124具有至少一个缝口132。图1中所示的缝口132形成一个通过转子平台124导引的通道。缝口132是导向部116的一部分,并构造为,用以将泄漏流106导引到转子平台124中的出口114。
定子102可以具有多个固定的定子叶片142,这些定子叶片与一个定子内围带144相连。在图1中仅绘示出一个定子叶片142,该定子叶片与定子内围带144相连。在定子内围带144和转子平台124之间有一个沿径向延伸的间隙。按照本发明,要避免泄漏流106进入该间隙中。为此,转子平台124可以具有一个附加部134,用于进行流动导引。该附加部134可以作为转子平台的突起部加以设计,上述间隙可以用该突起部桥式搭跨并加以密封。为了对该间隙实现密封,密封元件112可以设置在突起部134的一个处于定子一侧的端部上。这样,密封元件112可以中断泄漏流106,并将泄漏流转向导引到导向部116中。这样,泄漏流106便可经密封元件112旁边在转子轴126和突起部134之间顺着被导引到转子平台124中的通道132。
按本实施例,密封元件112邻接着定子内围带144的一个径向靠内的凸缘。该凸缘是如此构造的,即,使得密封元件112能够对处于转子平台124和转子轴126近旁的定子内围带144之间的间隙实现密封。这样,密封元件112离定子内围带144的一个径向靠外的端部的距离大于密封元件112离定子内围带144的一个径向靠内的端部的距离。
在转子轴126和定子内围带144之间的一个环绕的间隙中,可以设置其它的密封装置152。图1中示出了三个另外的密封装置152。泄漏流106从处于定子102和另一个转子104b之间的一个间隙、经所述另外的密封装置152旁边、流向密封元件112。就所述另外的密封装置152以及就所述密封元件112来说,可以采用任何密封构件,只要它们适合于对定子内围带144和转子轴126之间的间隙实现密封即可。
图2示出图1中所示的转子104、定子102和另一转子104b的另一个示意图。转子104、104b具有多个转子叶片122、122b。定子102具有多个定子叶片142。
根据本实施例,分别在两个转子叶片122之间设置一个出口114。其中,这些出口114可以布置在转子104的一个转子轮毂面上。依本实施例,这些出口114都是作为矩形缝口设计成形的。这些出口114布置在转子轮毂面的朝向定子102的那个边缘上。
这些出口114可以如此设置在两个转子叶片122之间,使得一个出口114分别布置得更靠近于两个相邻转子叶片122中的一个转子叶片,这一个转子叶片相对于转子的旋转方向152而言是设置在出口114的后面。
图3示出按本发明的装置的另一个实施例的示意图。图3中所示实施例与图1中所示实施例的区别就在于泄漏流106的导向部132的结构变换。与图1中所示实施例没有区别的部件,在下面不再复述。
根据图3中所示的实施例,密封元件112也邻接到定子内围带144的一个凸缘。在此,该凸缘是如此构造的,即,使得密封元件112能在定子内围带144的径向靠外的端部的近旁,将处于转子平台124和定子内围带144之间的间隙加以密封。以此方式,密封元件112至定子内围带144的一个径向靠外的端部的距离小于该密封元件112至定子内围带144的一个径向靠内的端部的距离。泄漏流106可以在转子轴126和转子平台124的突起部134之间的空隙内被导引到通道132。按照本实施例,通道132可以作为用于被导引的泄漏流的孔道加以设计。通道132的出口114可以设置在转子平台134的轮毂面和/或端面上,在此,也可能有一个逆着主流动方向的分流(参看图中点划线和双点划线所示)。
图4与图2相对应,示出了图3中所示的转子104、定子102和另一转子104b的另一个示意图。
如图4所示,依图3中所示实施例的出口114可具有圆的横断面。出口114可以离转子轮毂的边缘有一定距离地加以布置。在此,出口114离转子轮毂的一个背向定子102的边缘的距离可以大于出口离转子轮毂的一个朝向定予102的边缘的距离。
本发明提出的方法可以实现泄漏流的转向导引,方式是,泄漏流106的在定子内围带144和转子平台124之间的间隙中的流动利用密封元件112加以中断,而使泄漏流则经密封元件112旁边被引导到设置在转子104上的出口114。
换言之,泄漏流106可以在“内空气密封”152的区域内在更上游的位置被引入。这样,便可通过通道116、132实现泄漏物料流106的转向导引,这些通道在最后的密封元件尖部112的下面可一直通到处于上游的转子104的开口114。因此,空穴物料流106的一种周向离散的吹排便可在轴流压缩机的转子平台124上予以实现,以达到改善定子轮毂上流动质量的目的。
如若一种压缩机具有多个转子-定子对,则本发明提出的这套装置可以应用在任一转子-定子对上。
所示的各实施例仅仅是作为示例选择的,并且可以彼此组合。所述及的部件,它们的构造形式及它们的设置方式都可在本发明提出的装置的范围内加以更改。同样,出口的数目和布置也是可以加以改变的。特别是,某些部件是可匹配的,这些部件可以实现泄漏流的吹入方向的调整和优化。本发明提出的装置用于转向导引泄漏流,其并不局限于所描述的结合定子内围带的使用情况,而是可以广泛地应用于那些在静止与活动组件之间的边界区内所出现的泄漏流的导引。
Claims (13)
1.压缩机,包括至少一个转子(104)和至少一个定子(102),其中,所述转子相对于压缩机中的主流动而言是相对所述定子在上游设置的;以及包括用于转向导引在定子(102)和转子(104)之间流动的泄漏流(106)的装置,其特征在于具有:
●密封元件(112),用于中断所述泄漏流;
●设置在转子上的出口(114);和
●导向部(116,132),该导向部构造为,用以将泄漏流经密封元件旁边导引到出口;
其中,所述转子(104)具有一个突起部(134),该突起部构造为,用以搭接一个沿径向在转子和定子(102)之间延伸的间隙,其中,所述密封元件(112)是设置在该突起部的一个在定予一侧的端部上,所述导向部(116,132)构造为,用以在所述转子(104)的转子轴(126)和所述突起部(134)之间顺着导引泄漏流(106)。
2.按权利要求1所述的压缩机,其特征在于:所述导向部(116,132)构造为,用以在出口(114)处为泄漏流(106)设定一个确定的吹入方向。
3.按权利要求1所述的压缩机,其特征在于:所述导向部(116,132)具有一个通过所述转子(104)的一个转子平台(124)导引的通道(116),该通道与所述出口(114)相连。
4.按权利要求1所述的压缩机,其特征在于:所述出口(114)设置在所述转予(104)的一个转子平台(124)中。
5.按权利要求1至4中任一项所述的压缩机,其特征在于:所述密封元件(112)邻接所述定子(102)的一个内围带(144),其中,所述密封元件至该内围带的一个径向靠外的端部的距离大于或等于密封元件至该内围带的一个径向靠内的端部的距离。
6.按权利要求1至4中任一项所述的压缩机,其特征在于:所述密封元件(112)邻接所述定子(102)的一个内围带(144),其中, 所述密封元件至该内围带的一个径向靠外的端部的距离小于密封元件至该内围带的一个径向靠内的端部的距离。
7.按权利要求1至4中任一项所述的压缩机,其特征在于:所述出口(114)设置在转子(104)的一个轮毂面中和/或一个端面上。
8.按权利要求7所述的压缩机,其特征在于:所述出口(114)离所述轮毂面的一个背向定子(102)的边缘的距离大于该出口离所述轮毂面的一个朝向定子的边缘的距离。
9.按权利要求7所述的压缩机,其特征在于:所述出口(114)是设置在所述轮毂面的一个朝向定子(102)的边缘上。
10.按权利要求1至4中任一项所述的压缩机,其特征在于:所述出口(114)设置在转子(104)的两个转子叶片(122)之间,其中,该出口布置得更靠近于两个转子叶片中的一个转子叶片,这一个转子叶片相对于转子的旋转方向(152)而言是设置在出口的后面。
11.按权利要求1至4中任一项所述的压缩机,其特征在于:所述出口(114)具有圆的横断面。
12.按权利要求1至4中任一项所述的压缩机,其特征在于:所述出口(114)设计为一个缝口。
13.按权利要求1至4中任一项所述的压缩机,其特征在于:具有设置在转子(104)上的至少一个另外的出口(114),以及具有至少一个另外的导向部(116,132),该导向部构造为,用以将泄漏流(106)的至少一部分经密封元件(112)旁边导引到所述至少一个另外的出口。
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