CN103244269A - 燃气涡轮机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及并公开一种燃气涡轮机系统。所述燃气涡轮机系统包括压缩机部分、燃烧室部分以及涡轮部分，其中所述压缩机部分包括第一轮和第二轮，所述第二轮具有轴向延伸穿过所述第二轮的中心孔，并且其中所述第一轮和所述第二轮彼此相对邻近。所述燃气涡轮机系统还包括设置在所述第一轮与所述第二轮之间的间隙，其中在或不在径向延伸的叶轮的帮助下，气流在所述间隙内被径向向内导向所述第二轮的所述中心孔。所述压缩机部分进一步包括设置在所述间隙内的气流操纵装置，所述气流操纵装置包括至少一片或多片轮叶，所述轮叶可在径向上开始，但至少部分延伸到所述中心孔中。

Description

燃气涡轮机系统
背景技术
本发明涉及燃气涡轮机系统，且更确切地说，涉及燃气涡轮机系统的压缩机部分。
通常，在燃气涡轮机系统中，从末级压缩机提取桨叶供应次级冷却气流，并且将该气流径向向内引导通过凹槽、叶轮或压缩机轮之间的间隙。该气流流向这些轮的中心孔。在从凹槽过渡到中心孔的过程中，会产生旋涡涡流，因此，中心孔内及其附近发生不合需要的较高压降。较为有利的是，气流旋涡减少，因而与之相关的压降减少。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种燃气涡轮机系统，其包括压缩机部分、燃烧室部分以及涡轮部分。所述燃气涡轮机系统包括第一轮和第二轮，所述第二轮具有轴向延伸穿过所述第二轮的中心孔，其中所述第一轮和所述第二轮彼此相对邻近。还包括设置在所述第一轮与所述第二轮之间的间隙，其中气流在所述间隙内径向向内导向所述第二轮的所述中心孔。所述压缩机部分进一步包括气流操纵装置，其设置在所述间隙内并且至少部分延伸到所述中心孔中，其中所述气流操纵装置包括轴向延伸到所述中心孔中的至少一个槽。
根据本发明的另一方面，一种燃气涡轮机系统的压缩机部分包括前轮。还包括后轮，所述后轮具有轴向延伸穿过所述后轮的中心孔，以及构成至少一个叶轮槽的多个叶轮。进一步包括设置在所述前轮与所述后轮之间的腔。还进一步包括导风板，所述导风板具有至少一片轮叶，所述至少一片轮叶从所述腔的附近延伸到所述后轮的所述中心孔的内部区域。根据本发明的又一方面，一种燃气涡轮机系统的压缩机部分包括前轮和后轮。还包括设置在所述前轮与所述后轮之间的气流操纵装置，其中所述气流操纵装置包括延伸到所述后轮的轴向中心孔中的多片轮叶，并且其中所述气流操纵装置有效连接到所述前轮或所述后轮。
通过以下结合附图进行的说明可以更加清楚地了解这些和其他优点以及特征。
附图说明
本专利申请文件中的权利要求书特别指出并明确主张了本发明。通过以下结合附图进行的详细说明可以清楚地了解本发明的上述和其他特征以及优点，在附图中：
图1为燃气涡轮机系统的压缩机部分的区域的透视图；
图2为设置在压缩机部分的后轮内的空气操纵装置的透视图；
图3为空气操纵装置的后方透视图；
图4为空气操纵装置的侧视透视图；
图5为设置在前轮与后轮之间的空气操纵装置的正视截面图；
图6为平稳气流过渡到后轮的中心孔中的示意图；
图7为旋涡气流过渡到后轮的中心孔中的示意图；
图8为附接到前轮的空气操纵装置的一项实施例的透视图；以及
图9为附接到前轮的空气操纵装置的另一实施例的透视图。
具体实施方式通过参考附图以实例方式解释本发明的各实施例以及优点和特征。
具体实施方式
参考图1和图2，燃气涡轮机系统10包括压缩机部分12，该压缩机部分包括多个轮，用于使气流加速通过燃气涡轮机系统并进入燃烧室部分(未图示)。气流经过的最后两个轮分别称为前轮18和后轮20。在常见的燃气涡轮机系统中，压缩机部分12可包括多个轮，所述多个轮包括两个后轮，从而使前轮18对应于倒数第二个轮，且后轮20对应于最后的轮。不管设置在压缩机部分12内的轮的确切数目如何，所参考的轮都是相对于压缩机部分12的最后两个轮而言的。
前轮18和后轮20设置在压缩机部分12内，使得这两个轮之间形成轴向间隙22，其中间隙22从外部径向位置24径向向内延伸，该外部径向位置大体对应于轮18、20中的至少一个轮的外直径26。间隙22经配置以允许气流从外部径向位置24流向中心轴28，该中心轴轴向延伸穿过后轮20的中心孔30。气流穿过中心孔30，并且流向含有多个涡轮机轮的涡轮部分。尽管上述描述涉及设置在压缩机部分12内的前轮18和后轮20，但应理解，所提及的轮可设置在燃气涡轮机系统10中的任何地方，包括但不限于涡轮部分16。
后轮包括构成至少一个叶轮槽34的多个叶轮32。叶轮槽34的数目依据的是存在多少叶轮32，其中每个叶轮槽34由邻近的成对叶轮32构成。叶轮槽34从外部径向位置24附近的位置径向向内朝中心孔30延伸，并且可采用弯曲配置，如由叶轮32的几何形状所界定。通常，叶轮槽34将延伸到中心孔30的入口35附近的位置。每个叶轮32轴向向前或向上游延伸，以与前轮18直接接触或紧密接触。在叶轮32直接接触或邻接前轮18的情况下，气流仅径向向内传输穿过叶轮槽34。
现参考图3和图4，气流操纵装置36具有底座部分38和轮叶部分40，并设置在前轮18与后轮20之间。底座部分38大体成圆形，具有外底座直径42，但可以想到使用其他几何形状。底座部分38设置成与前轮18直接邻接或紧密接触。轮叶部分40包括至少一片，通常多片轮叶44，所述轮叶从底座部分38轴向向后延伸到中心孔30中。随着轮叶44轴向向后延伸到中心孔30中，轮叶44也可径向向内延伸。轮叶44对准，使得轮叶44的一部分设置在叶轮槽34内，从而迫使叶轮槽34的延伸部分直接进入中心孔30中。具体而言，轮叶44形成多个轮叶槽46，所述多个轮叶槽用作叶轮槽34的延伸部分，使得径向向内急流穿过叶轮槽34的气流平稳过渡到轮叶槽46中，并且因此流入中心孔30中。或者，轮叶44可进行调整，使得轮叶44延伸到各区域，包括向上或向内延伸到叶轮槽34。
参考图5到图7，图示了气流操纵装置36的作用，具体而言，轮叶槽46的作用。通过轮叶44与叶轮槽34的相互作用，使向内朝中心孔30急流的气流能平稳偏转和过渡。这与在未将轮叶44延伸到中心孔30中的系统(图7)中转变为旋涡涡流48的气流形成对比。这种旋涡气流减少有利地减少了气流在流到中心孔30中时发生的压降。
现参考图8和图9，可采用多种方式促使气流操纵装置36附接到压缩机部分12。如上所述，应了解，所提及的气流操纵装置36以及相关轮18、20可设置在涡轮部分16中，而非设置在压缩机部分12中。第一实施例包括螺纹紧固件50，该螺纹紧固件从气流操纵装置36的底座部分38向后延伸。前轮18包括对应的螺纹部分52，所述螺纹部分配置成以配对方式接纳螺纹紧固件50，从而接纳气流操纵装置36。另一实施例包括中心孔径54，所述中心孔径轴向延伸穿过整个气流操纵装置36，并且经过大小调整以在其中接纳机械紧固件56，例如，螺柱。机械紧固件56包括后法兰58，用于在后部位置处接合气流操纵装置36中接近中心孔径54的区域。另外，机械紧固件56的前部包括螺纹部分，用于以配对方式接合前轮18的对应螺纹部分52。上述实施例仅为促进附接气流操纵装置36的示例性结构，并且可以想到使用若干其他紧固件。例如，甚至可将底座部分38压配合或过盈配合到前轮18中，以将气流操纵装置36固定在适当位置。
尽管仅结合有限数目的实施例详细描述了本发明，但应理解，本发明并不限于所揭示的此类实施例。相反，本发明可经修改以涵盖之前并未描述、但与本发明的精神和范围相符合的任意数目的变化、更改、替换或等效布置。此外，尽管已描述本发明的各种实施例，但应理解，本发明的各方面可仅包括所述实施例中的一些实施例。因此，本发明不应视为受前述说明限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。

Claims (20)

1.一种燃气涡轮机系统，其具有压缩机部分、燃烧室部分以及涡轮部分，所述燃气涡轮机系统包括：
第一轮；
第二轮，其具有轴向延伸穿过所述第二轮的中心孔，其中所述第一轮和所述第二轮彼此相对邻近；
设置在所述第一轮与所述第二轮之间的间隙，其中气流在所述间隙内被径向向内导向所述第二轮的所述中心孔；以及
气流操纵装置，其设置在所述间隙内并且至少部分延伸到所述中心孔中，其中所述气流操纵装置包括轴向延伸到所述中心孔中的至少一片轮叶。
2.根据权利要求1所述的燃气涡轮机系统，其中所述第二轮轴向定位在所述第一轮的后部。
3.根据权利要求2所述的燃气涡轮机系统，其中所述第一轮和所述第二轮中的至少一个轮包括界定多个叶轮槽的多片叶轮叶片。
4.根据权利要求3所述的燃气涡轮机系统，所述气流操纵装置包括：
具有外直径的底座部分；以及
包括多片轮叶的轮叶部分。
5.根据权利要求4所述的燃气涡轮机系统，其中所述多片轮叶从所述底座部分的所述外直径附近径向向内且轴向向后延伸到所述中心孔中。
6.根据权利要求4所述的燃气涡轮机系统，其中所述多片轮叶中的至少一片轮叶以可调整的方式向上或向内延伸到所述多个叶轮槽中的一个叶轮槽。
7.根据权利要求1所述的燃气涡轮机系统，其中所述气流操纵装置可操作地连接到所述第一轮。
8.根据权利要求7所述的燃气涡轮机系统，其中所述气流操纵装置直接固定到所述第一轮。
9.根据权利要求7所述的燃气涡轮机系统，其中所述气流操纵装置由机械紧固件间接连接到所述第一轮。
10.根据权利要求1所述的燃气涡轮机系统，其中所述第一轮和所述第二轮设置在所述压缩机部分内。
11.根据权利要求1所述的燃气涡轮机系统，其中所述第一轮和所述第二轮设置在所述涡轮部分内。
12.一种燃气涡轮机系统的压缩机部分，其包括：
前轮；
后轮，其具有轴向延伸穿过所述后轮的中心孔，其中所述前轮和所述后轮中的至少一个轮包括界定至少一个叶轮槽的多个叶轮；
设置在所述前轮与所述后轮之间的腔；以及
导风板，其具有至少一片轮叶，所述至少一片轮叶从所述腔的附近延伸到所述后轮的所述中心孔的内部区域。
13.根据权利要求12所述的燃气涡轮机系统的压缩机部分，其中所述导风板包括：
具有外直径的底座部分；以及
包括多片轮叶的轮叶部分。
14.根据权利要求13所述的燃气涡轮机系统的压缩机部分，其中所述多片轮叶从所述底座部分的所述外直径附近径向向内且轴向向后延伸到所述中心孔中。
15.根据权利要求12所述的燃气涡轮机系统的压缩机部分，其中所述至少一片轮叶以可调整的方式向上或向内延伸到所述至少一个叶轮槽。
16.根据权利要求12所述的燃气涡轮机系统的压缩机部分，其中所述导风板直接固定到所述前轮。
17.根据权利要求12所述的燃气涡轮机系统的压缩机部分，其中所述导风板由机械紧固件间接连接到所述前轮。
18.一种燃气涡轮机系统的压缩机部分，其包括：
前轮；
后轮；以及
设置在所述前轮与所述后轮之间的气流操纵装置，其中所述气流操纵装置包括延伸到所述后轮的轴向中心孔中的多片轮叶，并且其中所述气流操纵装置有效连接到所述前轮和所述后轮中的至少一个轮。
19.根据权利要求18所述的燃气涡轮机系统的压缩机部分，其中所述前轮和所述后轮中的至少一个轮包括界定多个叶轮槽的多片叶轮叶片。
20.根据权利要求19所述的燃气涡轮机系统的压缩机部分，其中所述气流操纵装置包括：
具有外直径的底座部分；以及
轮叶部分。
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