CN102628376A - 用于涡轮机叶轮部件的交叉吹扫流系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于涡轮机叶轮部件的交叉吹扫流系统。一种叶轮部件包括具有通过中间部而延伸至第二表面的第一表面的主体。主体包括外直径表面和中心孔。第一组多个吹扫路线形成于主体中。第一组多个吹扫路线通过主体而从第一端延伸至第二端。第一组多个吹扫路线布置成沿着第一方向引导第一吹扫流。第二组多个吹扫路线形成于主体中且与第一组多个吹扫路线流体地隔绝。第二组多个吹扫路线通过主体而从第一端部延伸至第二端部，并且布置成沿着与第一方向截然不同的第二方向引导第二吹扫流，以建立交叉吹扫流系统。

Description

用于涡轮机叶轮部件的交叉吹扫流系统
技术领域
本文中公开的主题涉及涡轮机的领域，并且更特定地涉及用于涡轮机叶轮部件的交叉吹扫流系统。
背景技术
燃气涡轮机包括可能经受高温的内部的且旋转的构件。在压缩机中，转子构件经受导致低周疲劳、脆化以及蠕变的高温和温度梯度，低周疲劳、脆化以及蠕变全部对系统性能和耐久性具有有害的影响。为了增强系统性能并延长构件寿命，涡轮机包括将冷却空气流引导到各种构件上的吹扫系统。现有的吹扫系统依靠单级压力降来驱动围绕叶轮表面的空气流。吹扫空气流在流路中的压力较高的区域处启动，向着叶轮孔区域向内行进，并且返回至流路中的压力较低的区域。以这种方式，吹扫空气流减小了温度梯度，并且降低了最高的转子叶轮温度，以增强构件寿命和涡轮机可操作性。
发明内容
根据示例性实施例的一个方面，一种叶轮部件包括具有通过中间部而延伸至第二表面的第一表面的主体。主体包括外直径表面和中心孔。第一组多个吹扫路线形成于主体中。第一组多个吹扫路线通过主体而从第一端延伸至第二端。该第一组多个吹扫路线布置成沿着第一方向引导第一吹扫流。第二组多个吹扫路线也形成于主体中且与该第一组多个吹扫路线流体地隔绝。该第二组多个吹扫路线通过主体而从第一端部延伸至第二端部，并且布置成沿着与第一方向截然不同的第二方向引导第二吹扫流，以建立交叉吹扫流。
根据示例性实施例的另一方面，一种涡轮机包括压缩机部和操作地连接至该压缩机部的涡轮部。压缩机部和涡轮部中的至少一个包括叶轮部件，该叶轮部件包括具有通过中间部而延伸至第二表面的第一表面的主体。该主体包括外直径表面和中心孔。第一组多个吹扫路线形成于主体中。第一组多个吹扫路线通过主体而从第一端延伸至第二端。该第一组多个吹扫路线布置成沿着第一方向引导第一吹扫流。第二组多个吹扫路线也形成于主体中且与该第一组多个吹扫路线流体地隔绝。该第二组多个吹扫路线通过主体而从第一端部延伸至第二端部，并且布置成沿着与第一方向截然不同的第二方向引导第二吹扫流，以建立交叉吹扫流。
根据示例性实施例的又一方面，一种在涡轮机中递送交叉吹扫流的方法包括：从涡轮机的流路向着叶轮部件传递第一吹扫流，沿着叶轮部件从涡轮机的叶轮空间传递第二吹扫流，引导第一吹扫流通过形成于叶轮部件中的第一吹扫流路线，引导第二吹扫流通过形成于叶轮部件中、与第一吹扫路线流体地隔绝的第二吹扫流路线，从第一吹扫流路线向着叶轮部件的中心孔排出第一吹扫流，以及从第二吹扫流路线向着流路排出第二吹扫流而在叶轮部件处建立交叉吹扫流。
根据下述结合附图得到的描述，这些和其它的优点及特征将变得更加显而易见。
附图说明
在说明书的结论部分处的权利要求书中特别地指出且清楚地主张了被视为本发明的主题。根据下述结合附图得到的详细描述，本发明的前述和其它的特征及优点是显而易见的，在附图中：
图1是包括根据一个示例性实施例的交叉吹扫流布置的涡轮机的横截面示意图；
图2是包括根据该示例性实施例的交叉吹扫流布置的叶轮部件的透视图；
图3是图2的叶轮部件的第一侧的局部透视图；
图4是图2的叶轮部件的第二侧的局部透视图；
图5是显示第一交叉流路线的图2的叶轮部件的示意图；
图6是显示第二交叉流路线的图2的叶轮部件的示意图；以及
图7是显示图2的叶轮部件上的交叉流区的图2的转子叶轮的示意图。
详细的描述参照附图以示例的方式解释了本发明的实施例，以及优点和特征。
部件列表：
2  涡轮机
4  外壳
6  压缩机部
8  涡轮部
20、21、22  转子/叶轮部件
23、24、25、31、32、33  多个导叶或叶片
26、27、28  转子/叶轮元件
35  热燃烧气体
38  热气路径
40  提取空气/压缩机流
42  提取空气通路
45  交叉吹扫流布置
48  图2-6
50  主体
54  第一表面
55  第二表面
56  中间部
58  外直径表面
60  中心孔
62  轮叶/叶片安装部件
64  第一组多个吹扫路线
68  第二组多个吹扫路线
70  多个螺栓通路
72、83  管道
74  第一端
75  第二端
77  入口通道
79  出口通道
80  第一吹扫流
85  第一端部
86  第二端部
88  入口通路
90  出口通路
95  第二吹扫流
100 流交叉区
具体实施方式
参照图1，大体以2指示根据一个示例性实施例的涡轮机。涡轮机2包括外壳4，该外壳4围绕操作地连接至涡轮部8的压缩机部6。压缩机部6包括多个转子或叶轮部件，以20-22指示其中三个转子或叶轮部件。各个叶轮部件20-22操作地联接至建立了压缩机部6的各种级的相应的多个导叶或叶片23-25。类似地，涡轮部8包括多个转子或叶轮部件，以26-28指示其中三个转子或叶轮部件。各个叶轮部件26-28操作地联接至建立了涡轮区段8的各种级的相应的多个导叶或叶片31-33。
利用该布置，从燃烧器(未显示)流来的热燃烧气体35进入热气路径38并流入涡轮部8中。热燃烧气体35流动越过涡轮部8的导叶31-33，产生机械能。另外，如将在下面更加充分地变得明显的，压缩机流40包括吹扫流，该吹扫流被转移至叶轮部件20-22中，以提供期望的空气流。如将在下面更加充分地讨论的，叶轮部件21包括交叉吹扫流布置45。
如图2-图6最佳显示的，叶轮部件21包括具有第一表面54的主体50，该第一表面54通过中间部56而延伸至相对的第二表面55。叶轮部件21包括外直径表面58和中心孔60。叶片安装部件62提供于外直径表面58上。叶片安装部件62在多个叶片24和叶轮部件21之间提供交接部。根据该示例性实施例，叶轮部件21包括布置在主体50中、与外直径表面58相邻的第一组多个吹扫路线64和第二组多个吹扫路线68。第一组多个吹扫路线64和第二组多个吹扫路线68围绕主体50的周边交替，并且被多个螺栓通路70分开。
根据一个示例性的实施例，第一组多个吹扫路线64中的各个吹扫路线在叶轮部件21的第一周边周围延伸，并且包括具有在第二表面55处暴露的第一端74的管道72，该管道72通过主体50而延伸至在第一表面54处暴露的第二端75。第一端74包括从管道72向着外直径表面58延伸的入口通道77。第二端75包括从管道72向着中心孔60延伸的出口通道79。利用该布置，压缩机流40的第一吹扫流80从提取空气通路42传递至入口通道77中。压缩机流40的第一吹扫流80沿着管道72向着第二端75传递并且通过出口通道79而向着中心孔60离开。
进一步根据该示例性的方面，第二组多个吹扫路线68中的各个吹扫路线沿着叶轮部件21的第二周边延伸，并且包括具有在第二表面55处暴露的第一端部85的管道83，该管道83通过主体50而延伸至在第一表面54处暴露的第二端部86。在所示的该示例性实施例中，第一周边基本上类似于第二周边。另外，第一周边和第二周边布置成与外直径表面58相邻。第一端部85包括从管道83向着中心孔60延伸的入口通路88。第二端部86包括从管道83向着外直径表面58延伸的出口通路90。利用该布置，压缩机流40的第二吹扫流95从叶轮部件22的中心孔(未单独标注)沿着第二表面55向着入口通路88传递。压缩机流40的第二吹扫流95进入管道83，向着第二端部86流动，并且通过出口通路90向着外直径表面58离开，形成诸如图7中所示的交叉吹扫流区100。
此时，应当懂得，该示例性实施例使得单个旋转的构件能够携带两个或更多完全独立的冷却路线。此外，特定的布置顾及了由通过叶轮部件传递的吹扫流的增加的压力降引起的更高的吹扫流。另外，应当懂得，吹扫通路关于螺栓通路的放置形成了使结构简化的关键特征。即，吹扫通路独立于相邻的叶轮上的螺栓通路的定向和/或排列。同样，虽然显示为在叶轮部件的单个周边周围延伸，但是，第一组多个吹扫路线和第二组多个吹扫路线可布置在离中心孔不同的径向距离处。最后，应当懂得，第一组多个吹扫路线和第二组多个吹扫路线可在压缩机部中的其它一些叶轮部件上提供，或者在涡轮部中的叶轮部件上提供。
虽然已经结合仅仅有限数量的实施例详细地描述了本发明，但是应当容易懂得，本发明并不限于这种公开的实施例。相反，能够修改本发明，以合并迄今尚未描述但与本发明的要旨和范围相当的任意数量的变形、变更、替代或等同布置。另外，虽然已经描述了本发明的多个实施例，但是将会懂得，本发明的方面可以包括所描述的实施例中的仅仅一些。因此，本发明不被视为由前面的描述限制，而是仅仅由所附的权利要求的范围进行限制。

Claims (10)

1.一种叶轮部件(20，21，22)，包括：
主体(50)，包括通过中间部(56)而延伸至第二表面(55)的第一表面(54)，所述主体(50)包括外直径表面(58)和中心孔(60)；
第一组多个吹扫路线(64)，形成于所述主体(50)中，所述第一组多个吹扫路线(64)通过所述主体(50)而从第一端(74)延伸至第二端(75)，所述第一组多个吹扫路线(64)布置成沿着第一方向引导第一吹扫流(80)；以及
第二组多个吹扫路线(68)，形成于所述主体(50)中且与所述第一组多个吹扫路线(64)流体地隔绝，所述第二组多个吹扫路线(68)通过所述主体(50)而从第一端部(85)延伸至第二端部(86)，并且布置成沿着与所述第一方向截然不同的第二方向引导第二吹扫流(95)，以建立交叉吹扫流(45)。
2.根据权利要求1所述的叶轮部件(20，21，22)，其特征在于，还包括从所述第一组多个吹扫路线(64)中的各个吹扫路线的所述第一端(74)向着所述外直径表面(58)延伸的入口通道(77)。
3.根据权利要求2所述的叶轮部件(20，21，22)，其特征在于，还包括从所述第一组多个吹扫路线(64)中的各个吹扫路线的所述第二端(75)向着所述中心孔(60)延伸的出口通道(79)。
4.根据权利要求1所述的叶轮部件(20，21，22)，其特征在于，还包括从所述第二组多个吹扫路线(68)中的各个吹扫路线的所述第一端部(85)向着所述中心孔(60)延伸的入口通路(88)。
5.根据权利要求4所述的叶轮部件(20，21，22)，其特征在于，还包括从所述第二组多个吹扫路线(68)中的各个吹扫路线的所述第二端部(86)向着所述外直径表面(58)延伸的出口通路(90)。
6.根据权利要求1所述的叶轮部件(20，21，22)，其特征在于，还包括在所述第二组多个吹扫路线(68)和所述第一组多个吹扫路线(64)中的对应的一些之间形成于所述主体(50)中的多个螺栓通路(70)。
7.根据权利要求1所述的叶轮部件(20，21，22)，其特征在于，所述第一组多个吹扫路线(64)沿着所述主体(50)的第一周边延伸，并且所述第二组多个吹扫路线(68)沿着所述主体(50)的第二周边延伸。
8.根据权利要求7所述的叶轮部件(20，21，22)，其特征在于，所述第一周边基本上类似于所述第二周边。
9.根据权利要求7所述的叶轮部件(20，21，22)，其特征在于，所述第一周边和所述第二周边中的各个周边与所述外直径表面(58)相邻。
10.根据权利要求1所述的叶轮部件(20，21，22)，其特征在于，还包括布置在所述外直径表面(58)上的叶片安装部件(62)。
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