CN103459778B - 包括热屏蔽的燃气轮机及操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涡轮机(100)、特别是燃气轮机。涡轮机(100)包括第一内壁(101)、第二内壁(102)、内壳(103)和屏蔽元件(104)。第一内壁(101)和第二内壁(102)安装到所述内壳(103)。第一内壁(101)和第二内壁(102)设置成内部体积(Vi)与外部体积(Vo)隔开，涡轮机(100)的工作流体(110)可流过该内部体积，冷却流体(109)可流过该外部体积。第一内壁(101)、第二内壁(102)和内壳(103)相对于彼此设置成一空腔(105)形成在外部体积(Vo)中。屏蔽元件(104)设置在空腔(105)内，使得屏蔽元件(104)将空腔(105)分隔为内部区域(107)和外部区域(106)，与内部区域(107)相比，外部区域(106)形成在径向向外位置。一间隙(108)形成在第一内壁(101)和第二内壁(102)之间，经由间隙(108)，工作流体(110)可在内部体积(Vi)和内部区域(107)之间流动。屏蔽元件(104)设置在空腔(105)中，从而形成一流体入口，冷却流体(109)可经由该流体入口从外部区域(106)被注射到内部区域(107)，以在内部区域(107)内产生工作流体(110)和冷却流体(109)的预定循环。

Description

包括热屏蔽的燃气轮机及操作方法
技术领域
本发明涉及一种具有热屏蔽的涡轮机以及一种操作具有热屏蔽的涡轮机的方法。
背景技术
在涡轮机中，特别是在涡轮机的涡轮机级中，例如内壁或平台的涡轮部件暴露于涡轮机的热工作流体。因此，冷却系统用于冷却涡轮机部件。
为了冷却的目的，安装冷却空气系统用于给热涡轮机部件提供冷却空气流和/或防止热燃烧气体流逃逸通过主流环的内外壁。用于安装冷却空气系统和用于提供冷却流体的有效冷却循环的空间是有限的。而且，复杂的冷却系统是昂贵的，并且可靠性低。此外，大量冷却空气可对涡轮机性能产生不利影响。
而且，在燃气轮机中，在例如内壳元件的各种气体路径部件之间操作期间，组件和热膨胀所需的轴向间隙可允许热气体进入气体路径边界外部的空腔。该空腔通常形成在内壳元件和内壳元件的支撑结构之间。
热气体进入是不希望的，因为其导致对与主流环外部热气体接触的涡轮机部件的昂贵的高级耐高温材料的需求。为了降低温度，则需要大量净化空气(冷却空气)来防止或限制热气体进入，这通常超出了对限定主流环的壁冷却的目的。净化空气量是非常大的，因为本身外部体积的尺寸，还由于在涡轮机的内部体积中，在热气体的主流体方向上存在周向压力变化，这导致较高的进入。工作流体中的周向压力变化由涡轮机的内部体积内的叶片导致。大量净化空气通常导致发动机性能损失，作为较低的比输出功率和降低的周期效率。在一些发动机设计中，可以限制冷却剂供应压力或与冷却剂质量流结合的使用，这使得热气体进入，或者由于不得不使用较高压力的冷却剂而产生进一步的性能损失。
在常规方法中，形成在内壁元件、内壳元件和外壳元件之间的空腔被足够的压缩空气净化，以减少和消除热气体进入，或者将其减少至可接受水平。
US6402466 B1公开了一种用于燃气轮机定子罩和喷嘴带的叶状密封件。叶状密封件固定到罩区段的后缘，以在罩区段和喷嘴外带的前缘侧壁之间进行密封。叶状密封件包括周向纵长的密封板，其由沿罩区段的后缘布置在沟槽中的一对弹簧夹偏置，以维持密封板与位于喷嘴外带的前缘侧壁上的凸缘接合。
发明内容
本发明的目的是提供对涡轮机部件更有效的冷却。
该目的可通过一种涡轮机、特别是燃气轮机以及一种操作涡轮机、特别是燃气轮机的方法来实现。
根据本发明的第一方面，提供了一种涡轮机，特别是燃气轮机。该涡轮机包括第一内壁、第二内壁、内壳和屏蔽元件(shield element)。第一内壁和第二内壁安装到内壳。第一内壁和第二内壁设置成：内部体积与外部体积隔开，涡轮机的工作流体可流过该内部体积，冷却流体可流过该外部体积。第一内壁、第二内壁和内壳相对于彼此设置成空腔形成在外部体积中。屏蔽元件设置在空腔内部，使得屏蔽元件将空腔分隔为内部区域和外部区域，与该内部区域相比，该外部区域形成在径向向外位置。一间隙形成在第一内壁和第二内壁之间，经由该间隙，工作流体可在内部体积和内部区域之间流动。屏蔽元件设置在空腔中，从而形成流体入口，经由该流体入口，冷却流体可从外部区域被注射到内部区域，以在内部区域内产生工作流体和冷却流体的预定循环。
根据本发明的另一方面，提供了一种操作涡轮机、特别是燃气轮机的方法。该方法包括使涡轮机的工作流体传送通过内部体积。而且，使冷却流体传送通过涡轮机的外部体积。第一内壁和第二内壁安装到涡轮机的内壳，其中，第一内壁和第二内壁设置成内部体积与外部体积隔开。第一内壁、第二内壁和内壳相对于彼此设置成空腔形成在外部体积中。屏蔽元件设置在空腔内，使得屏蔽元件将空腔分隔为内部区域和外部区域，与内部区域相比，外部区域形成在径向向外位置。根据该方法，使一部分工作流体经由一间隙在内部体积和内部区域之间行进。第一内壁和第二内壁相对于彼此设置成一间隙形成在两者之间。而且，根据该方法，冷却流体从外部区域被注射通过屏蔽元件的流体入口，到达内部区域，以在内部区域内产生一部分工作流体和冷却流体的预定循环。
术语“内部”和“外部”限定出从涡轮机的旋转轴线观察时沿径向方向的彼此相对的位置。涡轮机的轴向方向和径向方向由涡轮机的涡轮机轴限定。涡轮机轴的旋转轴线限定出轴向方向。径向方向描述了朝向或来自涡轮机轴的中心点(即，旋转轴线)的方向，其中，径向方向垂直于轴向方向。术语“环形”描述出在部分地围绕涡轮机轴的周向方向上具有大致环形伸展的涡轮机部的形状。
第一和第二内壁被认为是涡轮机的将内部体积与外部体积隔开的部位。壁元件可附接至轮叶承载件，例如内壳。特别地，内壁是流体路径壁，涡轮机的位于内部体积内的工作流体沿该流体路径壁流动。内壁可包括至少部分围绕涡轮机轴的环状，其中，内部体积产生在内壁的径向内表面和涡轮机轴之间。
虽然流动路径的增加(increment)可至少具有切线方向，但在内部体积内，例如燃烧气体或蒸汽的工作流体沿大致轴向方向流动。在内部体积内，定子轮叶和转子叶片的翼面暴露于工作流体。
内壳被认为是特别用于内壁的支撑结构。例如，内壳可为环状。例如传感器元件的功能装置和用于引导冷却空气的冷却管道可安装到内壳。内壳可安装到外壳，外壳可以是燃气轮机的主压力阻挡件。第一和第二内壁可安装到不同的内壳，不同的内壳又可安装到一个或多个外壳的相同或不同部分。涡轮机可具有这样的设计，其中：应用了只有一个内壳，而不具有任何其它中间壳或外壳。或者，涡轮机可具有这样的设计，其中：内壳还被外壳包围。
外部体积形成在内壁和内壳(和/或外壳)之间。冷却流体(即净化空气)可被传送通过外部体积，以冷却被内部体积内的工作流体加热的内壁。
由于设计、制造和/或组装限制，并且为了降低涡轮机的重量，在内壳以及第一和第二内壁之间形成空腔。所述空腔用于通过其中传送冷却空气，以冷却内壁。
一间隙形成在第一内壁和第二内壁之间。经由该间隙，热工作流体可进入空腔内部。由于内壁材料的热膨胀，所以形成了该间隙。
因此，为了防止将热工作气体传送进空腔内，冷却流体(净化空气)流过该空腔，以使围绕空腔的部件通风并冷却，从而增加了该空腔内的压力，使得进入的热工作流体减少。特别地，目的是增加冷却流体在空腔内的压力，以使空腔内的压力高于内部体积内的压力。
形成在内壁和内壳之间的空腔为环状，并绕涡轮机轴沿周向方向延伸。因此，所述空腔可包括大体积。所以，大量冷却流体必须被注射进空腔内，以产生足够的冷却能力，并增加空腔内的压力。注射大量冷却空气会导致大量冷却空气也通过所述间隙被注射进入内部体积。因此，需要用于提供冷却流体流的大量能量，而不是在流体流在燃烧室中被加热后，使相同流体流膨胀为穿过涡轮机的额外热气体以产生机械功。由于流过间隙的大量冷却空气，涡轮机效率也降低了。
通过本发明，屏蔽元件安装在上述空腔中。屏蔽元件可包括金属条或金属板，金属条或金属板为环形并由此绕涡轮机轴沿环形方向延伸。屏蔽元件例如可采取环形一体环或柱形件的形状，或者可由若干区段组合成。例如，屏蔽元件可安装到内壳或安装成抵靠内壳，使得屏蔽元件不与内壁接触。
通过将屏蔽元件安装进空腔中，空腔被分隔为内部区域和外部区域，内部区域位于内壁和屏蔽元件之间，外部区域位于内壳或外壳部分与屏蔽元件之间。
因此，空腔的体积可分为内部区域的体积和外部区域的体积。因此，内部区域的体积可保持较小，尤其小于外部区域的体积。因此，可仅在内部区域内施加用于产生冷却流体从内部区域向内部体积的正向流动的高压，这是防止热气体进入空腔所必需的。当在较小体积中、特别是在内部区域内施加高压时，与存在于大体积、特别是整个空腔内的高压相比，需要较少量和较少体积的冷却流体流，并且需要较少能量来传送冷却流体。
特别地，例如屏蔽板的屏蔽元件将内部区域与外部区域隔开，使得流体入口由屏蔽元件形成，经由流体入口，冷却流体从外部区域通过屏蔽元件进入内部区域。流体入口可形成在屏蔽板的边缘与相邻涡轮机部件之间，或可由屏蔽元件内的通孔形成。
从外部区域流过流体入口进入内部区域的流体与内部区域内的热工作流体混合。通过混合冷却流体与热工作流体，降低了混合物的总体温度。如果内部区域内的压力充分地增加，则产生绕整个周向从内部区域向外到内部体积的时间平均正向流量，冷却流体和热工作气体的混合物的温度保持处于控制之下。
而且，例如薄金属条的屏蔽元件可充当热屏蔽。屏蔽元件放置在空腔中，邻近(轴向)间隙，工作气体可通过屏蔽元件进入内部空腔。借助屏蔽元件，可调节和控制屏蔽元件与内壁之间的冷却流体(净化空气)量和空隙。特别地，屏蔽元件设置成靠近间隙，使得通过屏蔽元件形成空腔的小内部区域。特别地，内部区域小于外部区域。
这样的效果是，热工作气体会被容纳在空腔的由屏蔽元件和内壁(即，工作路径端壁)限定的较小内部区域中。在内壁处发生的周向压力变化由空腔的内部区域抑制，这是因为在较小内部区域中可产生较高压力。因此，不会或减少发生热工作气体经由所述间隙的进入。特别地，经由间隙进入内部区域的热工作气体会在空腔的内部区域中再循环，而不是继续流进空腔的外部区域。
而且，本发明的上述示例性实施例的效果是，通过屏蔽元件可保护形成空腔外部区域的部件(例如内壳和/或外壳)免受热工作气体的辐射和对流的影响。
因此，通过屏蔽元件减少热辐射和对流进入空腔会进一步减少所需的冷却流体需求，这导致发动机和涡轮机的性能增强。而且，涡轮机部件会被适当地冷却，其中，降低的部件温度导致成本减少和/或寿命延长。
根据另一示例性实施例，所述间隙形成在第一内壁的第一端部和第二内壁的第二端部之间。第一端部与第二端部重叠。第一端部和第二端部重叠成使所述间隙在第一端部和第二端部之间形成流体通道，经由该流体通道，工作流体可从内部体积流进外部体积。特别地，所述重叠在轴向方向上形成。因此，通过形成所述重叠，注射进内部体积或沿相反方向注射进外部体积的流体流基本上沿轴向方向流动。因此，通过工作流体的注射方向，工作流体的再循环是可控制的，可以在内部区域中获得具有冷却流体和工作流体的更均匀的混合物。此外，被注射的冷却空气可对内壁的面向内部体积的表面提供薄膜状冷却效果。
根据另一示例性实施例，第一端部相对于第二端部设置在径向向内位置，使得工作流体可沿流动方向流过所述间隙(流体通道)，所述流动方向具有在与涡轮机工作流体的主流动方向相反的方向上取向的分量。
根据另一示例性实施例，第一端部相对于第二端部设置在径向向外位置，使得工作流体可沿流动方向流过所述间隙，所述流动方向具有在与涡轮机工作流体的主流动方向相同的方向上取向的分量。
因此，通过控制端部的重叠，流体的流动方向是可控制的，尤其可在内部区域中获得有效循环和/或实现冷却流体和工作流体的混合物从空腔内部区域有效地注射进内部体积。
“重叠”意味着在特定轴向位置，第一端部和第二端部可沿轴向方向彼此相对，使得第一部分的径向向外表面面向第二部分的径向向内部分。一环形通路得以形成。
根据另一示例性实施例，屏蔽板包括至少一个边缘，所述至少一个边缘与第一内壁、第二内壁和内壳中的至少一个一起形成流体入口。特别地，(环形)屏蔽元件限定出冷却流体从外部区域进入内部区域的另一流动通道。通过在空腔内设置和调节屏蔽元件，流体入口的尺寸是可控制的，使得进入内部区域的冷却流体的体积流量是可控制的。换言之，通过屏蔽元件的布置和设计，可实现对进入内部区域的冷却流体的体积流量控制。
该布置的另一方面是如果有两个入口，例如相对于内部体积流动方向的上游和下游，则可通过定位屏蔽元件来分割两个入口之间的冷却流体分流。
根据本发明的另一示例性实施例，流体入口具有喷嘴状轮廓，用于当冷却流体从外部区域流向内部区域时，使冷却流体加速。例如，流体入口形成流动横截面，其中，当冷却流体流过流动横截面的流动区域时可以使冷却流体加速。特别地，流体入口的喷嘴状轮廓可包括变化的横截面区域，从而可以控制内部空腔内的流体流，特别是通过喷嘴状轮廓可控制流动速度和质量流量。该布置的优点是至少加倍。加速的流动产生增加的传热系数，这改进了对内壁的冷却。加速的流动还产生了较大的动量，限制热膨胀气体流进内部区域及进一步与外部区域连通。
根据另一示例性实施例，屏蔽元件的所述至少一个边缘是上游边缘，该上游边缘相对于涡轮机工作流体的主流动方向形成在屏蔽元件的上游端，使得可从外部区域向内部区域绕上游边缘流动的冷却流体具有一流动方向：该流动方向具有在与工作流体的主流动方向相同的方向上取向的分量。
根据另一示例性实施例，屏蔽元件的所述至少一个边缘是下游边缘，该下游边缘相对于涡轮机工作流体的主流动方向形成在屏蔽板的下游端，使得可从外部区域向内部区域绕下游边缘流动的冷却流体具有一流动方向：该流动方向具有在与工作流体的主流动方向相反的方向上取向的分量。
涡轮机可以是选择性地包括燃烧室的燃气轮机或者例如蒸汽轮机。
应注意，针对不同主题描述了本发明的实施例。特别地，已经针对装置类型权利要求描述了一些实施例，同时已经针对方法类型权利要求描述了其它实施例。然而，本领域技术人员从上述和下面描述中会了解到，除非另外告知，除了属于一种主题的特征的任意组合外，关于不同主题的特征之间、特别是装置类型权利要求的特征和方法类型权利要求的特征之间的任意组合都被认为是由本申请得到公开。
附图说明
从下文将要描述的实施例的示例会明白本发明的上面限定的各方面和另外方面，并参考实施例的示例对其进行说明。下面将针对实施例的示例更详细地描述本发明，但是本发明并不限于此。
图1示出根据本发明示例性实施例的包括空腔的涡轮机的一部分的详细视图，其中安装了屏蔽元件，
图2示出根据本发明示例性实施例的如图1所示的涡轮机的详细视图，其中示出了外壳，以及
图3示出根据本发明示例性实施例的涡轮机的示意图。
具体实施方式
附图中所示是示意性的。应注意，在不同附图中，相似或相同元件具有相同的附图标记。
图1示出涡轮机100，特别是燃气轮机。涡轮机100包括：第一内壁101、第二内壁102、内壳103和屏蔽元件104。第一内壁101和第二内壁102安装到内壳103上。第一内壁101和第二内壁102设置成内部体积Vi与外部体积Vo隔开，涡轮机100的工作流体110可流动通过该内部体积Vi，冷却流体109可流动通过该外部体积Vo。第一内壁101、第二内壁102和内壳103相对于彼此设置成空腔105形成在外部体积Vo中。屏蔽元件104设置在空腔105内部，使得屏蔽元件104将空腔105分隔为内部区域107和外部区域106，与内部区域107相比，外部区域106形成在径向向外位置。间隙108形成在第一内壁101和第二内壁102之间。经由间隙108，工作流体110可在内部体积Vi和内部区域107之间流动。屏蔽元件104设置在空腔105中，从而形成一流体入口，经由该流体入口，冷却流体109可从外部区域106注射到内部区域107，以在内部区域107内产生工作流体110和冷却流体109的预定循环。
如图1所示，内部区域107的体积比外部区域106小。
为了更好地理解，示出了轴向方向117和径向方向118。例如，轴向方向117平行于涡轮机轴的旋转轴线。例如，径向方向118分别指向涡轮机轴的中心点及涡轮机轴的旋转轴线。
特别地，例如内壁101、102和内壳103的涡轮机部件以及空腔105基本上围绕涡轮机轴沿周向方向延伸。
而且，在图1中，示出工作流体110在内部体积Vi中的流动。特别地，大部分工作流体基本平行于轴向方向117流动。一部分工作流体110可流过第一内壁101和第二内部102之间的间隙108。
一部分工作流体110流过间隙可由例如转子叶片202(图2中示出)的旋转引起，转子叶片的旋转导致压差，因此，流体流动方向在内壁101、102的区域中改变。因此，一部分工作流体110流过位于空腔105的内部区域107内的间隙108。
工作流体在内部区域111内的流动被设置在空腔105内部的屏蔽元件104阻挡。内部区域107内的工作流体110可加热屏蔽元件104，而不是例如内壳103。因此，例如，屏蔽元件104可充当热吸收体元件。
而且，在屏蔽元件104的上游边缘112和/或下游边缘113之间形成有流体入口。经由该流体入口，冷却流体109在内部区域107内流动并与工作流体110混合。特别地，根据冷却流体109经由流体入口进入内部区域107的注射方向和流量，冷却流体/工作流体混合物111的预定循环是可确定和可控制的。特别地，冷却流体/工作流体混合物111的循环可被控制成：冷却流体/工作流体混合物111的流动流被导向间隙108，以抵消从内部体积Vi进入的工作流体110。
通过屏蔽元件104在空腔105内的预定布置，流体入口的尺寸和轮廓是可预定和可控制的，使得冷却流体109在内部区域107内的预定流是可控制的，因此，冷却流体/工作流体混合物111的循环是可控制的。
例如，如图1所示，上游边缘112与第一内壁101的表面和/或内壳103的一部分形成流体入口，从而形成大流量横截面的流体入口。另一流体入口形成在屏蔽元件104的下游边缘113和第二内壁102的一部分表面之间。
在图1所示的示例性实施例中，由上游边缘112形成的流体入口(即，其流动横截面)比由屏蔽元件104(即，屏蔽板)的下游边缘113形成的另一流体入口大。因此，冷却流体109通过位于上游的流体入口的体积流量大于冷却流体109通过另一位于下游的流体入口的体积流量。因此，可以获得如图1所示的冷却流体/工作流体混合物111的循环方向。将体积流量分开的一个原因是内部体积内的导向轮叶翼面的前缘在内壁元件101、102的内表面区域中产生局部压力峰值，该压力峰值倾向于将工作流体经由间隙108推入内部区域107中。
相比于内部体积Vi内的工作流体110的主流，术语“上游”和术语“下游”描述了一部分涡轮机部件，例如屏蔽元件104，所述主流基本平行于轴向方向117。
因此，屏蔽元件104的精确和预定的位置限定出流体入口和另一流体入口。屏蔽元件104可通过载体元件114固定到例如内壳103。载体元件114可以是例如金属指状件，该金属指状件的一侧安装到屏蔽元件104，而另一侧安装到内壳103内部的(环状形成的)沟槽119。例如，载体元件114可以是弹性的，因此取决于内部区域107或外部区域106内的压力，调节屏蔽元件104在空腔105内的位置，这导致流体入口的流动横截面有所变化。因此，如果内部区域107中的压力增加，则屏蔽元件104可弯离第一内壁101，使得形成在上游边缘112之间的流体入口将增大，更多的冷却流体会被注射进内部区域107中。
载体元件114具有提供径向定中(图1中实线)和轴向定位(图1中虚线)的两个功能。径向定中可由带有或不带有扇形凹口的环状元件提供，优选具有孔，以给载体元件的下游侧提供冷却流体。
而且，如图1所示，第一内壁101包括第一端部115，第二内壁102包括第二端部116。第一端部115和第二端部116可沿轴向方向117彼此重叠。因此，间隙108形成在第一端部115和第二端部116之间，从而可沿轴向方向117形成流体通道。
如图1所示，第一端部115相对于第二端部116设置在径向向外位置(沿径向方向118)，因此，工作流体110可沿一流动方向流过间隙108，该流动方向具有在与工作流体110的主流动方向相同的方向上取向的分量。因此，如果内部区域107内的压力使内部体积Vi内的压力增加，则冷却流体/工作流体混合物111会被注射进内部体积Vi，其中，特别地，注射方向与主流动方向相同，从而能够减少湍流和涡流。
优选地，例如，屏蔽元件104可以安装到内壳103，或安装成抵靠内壳103，因此，屏蔽元件104可不与内壁接触，并可仅由载体元件114保持。结果，冷却流体可沿屏蔽元件104的所有侧流动，特别是围绕上游边缘112和下游边缘113流动。
优选地，用作热屏蔽的屏蔽元件104与第一内壁101的包括第一端部115的一部分重叠。优选地，屏蔽元件104还沿轴向方向延伸，使得其还与大部分第二内壁102重叠—即轮叶平台的上游端—使得冷却流体还被屏蔽元件104沿轮叶平台的径向向外表面引导。
图2示出如图1所示的涡轮机100的另一截面。特别地，图2的示意图示出与图1已示出的特征类似的特征。此外，示出了外壳203。支撑内壁101、102的内壳103以及例如屏蔽元件104安装到外壳203，并由外壳203支撑。
而且，示出了定子轮叶201和转子叶片202的翼面安装在内部体积Vi中。特别地，由于转子叶片202的旋转，工作流体110在定子轮叶201前缘前方的间隙108区域中可产生压差，这可导致热工作流体进入内部区域107中。
空腔105可特别位于压缩机涡轮和动力涡轮之间的区域中，即，位于作为驱动压缩机的涡轮机部分的最下游叶片的涡轮机叶片和作为驱动所附发电机的涡轮机部分的最上游轮叶的轮叶之间。
为了更好地概览，图3示出根据本发明示例性实施例的涡轮机100的涡轮机级的另一较大截面。特别地，示出了空腔105，图1和图2所示特征可安装进该空腔105中。图3示出外壳203，其中，外部体积Vo形成在外壳203和内壁101、102之间。在外部体积Vo内生成空腔105。借助间隙108，热工作流体110可注入空腔105中。如从图3所见，一定数量的定子轮叶201和转子叶片202以交替方式安装在内部体积Vi内。
在图3中，左边四个轮叶和叶片特别属于压缩机涡轮。右边四个轮叶和叶片可属于动力涡轮。
应注意，术语“包括”不排除其它元件或步骤，“一”或“一种”不排除多个。还可组合相对于不同实施例所描述的元件。还应注意，权利要求中的标号不应当理解为限制权利要求的范围。

Claims (11)

1.涡轮机(100)，该涡轮机(100)包括
第一内壁(101)；
第二内壁(102)；
内壳(103)；以及
屏蔽元件(104)，
其中，所述第一内壁(101)和所述第二内壁(102)安装到所述内壳(103)上，
其中，所述第一内壁(101)和所述第二内壁(102)设置成内部体积(Vi)与外部体积(Vo)隔开，涡轮机(100)的工作流体(110)流过所述内部体积(Vi)，冷却流体(109)流过所述外部体积(Vo)，
其中，所述第一内壁(101)、所述第二内壁(102)和所述内壳(103)相对于彼此设置成一空腔(105)形成在所述外部体积(Vo)中，
其中，所述屏蔽元件(104)设置在所述空腔(105)内，使得所述屏蔽元件(104)将所述空腔(105)分隔为内部区域(107)和外部区域(106)，与所述内部区域(107)相比，该外部区域(106)形成在径向向外位置，
其中，一间隙(108)形成在所述第一内壁(101)和所述第二内壁(102)之间，经由所述间隙(108)，所述工作流体(110)在所述内部体积(Vi)和所述内部区域(107)之间流动，以及
其中，所述屏蔽元件(104)设置在所述空腔(105)中，从而形成一流体入口，经由该流体入口，所述冷却流体(109)从所述外部区域(106)被注射到所述内部区域(107)，以在所述内部区域(107)内产生所述工作流体(110)和所述冷却流体(109)的预定循环。
2.如权利要求1的涡轮机(100)，
其中，所述间隙(108)形成在所述第一内壁(101)的第一端部(115)和所述第二内壁(102)的第二端部(116)之间，
其中，所述第一端部(115)与所述第二端部(116)重叠。
3.如权利要求2的涡轮机(100)，
其中，所述第一端部(115)相对于所述第二端部(116)设置在径向向内位置，使得所述工作流体(110)在第一流动方向上流过所述间隙(108)，所述第一流动方向具有在与所述涡轮机(100)的工作流体(110)的主流动方向相反的方向上取向的分量。
4.如权利要求2的涡轮机(100)，
其中，所述第一端部(115)相对于所述第二端部(116)设置在径向向外位置，使得所述工作流体(110)在第一流动方向上流过所述间隙(108)，所述第一流动方向具有在与所述涡轮机(100)的工作流体(110)的主流动方向相同的方向上取向的分量。
5.如权利要求1至4任一项的涡轮机(100)，
其中，所述屏蔽元件(104)包括至少一个边缘，所述至少一个边缘与所述第一内壁(101)、所述第二内壁(102)和所述内壳(103)中的至少一个一起形成所述流体入口。
6.如权利要求5的涡轮机(100)，
其中，所述流体入口具有会聚的轮廓，用于当所述冷却流体(109)从外部区域(106)向内部区域(107)流动时给所述冷却流体(109)加速。
7.如权利要求5的涡轮机(100)，
其中，所述屏蔽元件(104)的所述至少一个边缘是上游边缘(112)，所述上游边缘相对于所述涡轮机(100)的工作流体(110)的主流动方向形成在所述屏蔽元件(104)的上游端，使得从外部区域(106)向内部区域(107)绕所述上游边缘(112)流动的冷却流体(109)具有第二流动方向：所述第二流动方向具有在与所述工作流体(110)的主流动方向相同的方向上取向的分量。
8.如权利要求5的涡轮机(100)，
其中，所述屏蔽元件(104)的所述至少一个边缘是下游边缘(113)，所述下游边缘相对于所述涡轮机(100)的工作流体(110)的主流动方向形成在所述屏蔽元件(104)的下游端，使得从所述外部区域(106)向所述内部区域(107)绕所述下游边缘(113)流动的冷却流体(109)具有第二流动方向：所述第二流动方向具有在与所述工作流体(110)的主流动方向相反的方向上取向的分量。
9.如权利要求1的涡轮机(100)，其中涡轮机(100)包括燃气轮机。
10.操作涡轮机(100)的方法，该方法包括：
使所述涡轮机(100)的工作流体(110)传送通过内部体积(Vi)；
使冷却流体(109)传送通过所述涡轮机(100)的外部体积(Vo)；
其中，第一内壁(101)和第二内壁(102)安装到所述涡轮机(100)的内壳(103)，其中，所述第一内壁(101)和所述第二内壁(102)设置成所述内部体积(Vi)与所述外部体积(Vo)隔开，
其中，所述第一内壁(101)、所述第二内壁(102)和所述内壳(103)相对于彼此设置成一空腔(105)形成在所述外部体积(Vo)中，
其中，屏蔽元件(104)设置在所述空腔(105)内，使得所述屏蔽元件(104)将所述空腔(105)分隔为内部区域(107)和外部区域(106)，与所述内部区域(107)相比，外部区域(106)形成在径向向外位置，
使一部分工作流体(110)经由间隙(108)在所述内部体积(Vi)和所述内部区域(107)之间行进，
其中，所述第一内壁(101)和所述第二内壁(102)相对于彼此设置成所述间隙(108)形成在两者之间，以及
将所述冷却流体(109)从所述外部区域(106)通过所述屏蔽元件(104)的流体入口注射到所述内部区域(107)，以在所述内部区域(107)内产生部分工作流体(110)和所述冷却流体(109)的预定循环。
11.如权利要求10的操作涡轮机(100)的方法，其中涡轮机(100)包括燃气轮机。
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