CN108661721B - 一种燃机透平轮盘和空气冷却导向装置结构 - Google Patents

Abstract

一种燃机透平轮盘和空气冷却导向装置结构，属于燃气轮机技术领域，本发明为了解决第一级轮盘温度过高、质量过大产生的较大的热用力和离心力导致轮盘失效的问题。轮盘为转动部件，轮盘的圆周方向上均布有叶根，空气冷却导向装置为静止部件，空气冷却导向装置的右端面设有第一刷式气封和第二刷式气封，其与轮盘的左端面相接触，空气冷却导向装置的右端面和轮盘的左端面上均设有环形槽，两个环形槽相对设置，组成合围腔室，合围腔室的上下两端的间隙处分别设有第一迷宫气封和第二迷宫气封。本发明的一种燃机透平轮盘和空气冷却导向装置结构能防止冷却空气混入主流道燃气中，降低了冷却气体流量的损失，使轮盘及叶片达到最佳冷却效果。

Description

一种燃机透平轮盘和空气冷却导向装置结构

技术领域

本发明涉及一种空气冷却导向装置，具体涉及一种燃机透平轮盘和空气冷却导向装置结构，属于燃气轮机技术领域。

背景技术

燃机透平第一级轮盘作为燃机汽轮机的重要组成部分，高速旋转的同时还要要承受主流道高温燃气的作用，高速旋转产生较大离心力，高温产生较大热应力。

空气冷却导向装置将压气机低温气流引至轮盘外缘降低该区域温度，同时通过轮缘上的孔道、经过叶根进入叶片，以达到冷却叶片的目的。

实际过程中，第一级涡轮盘与空气冷却导向装置之间具有的用于布置气封的凸肩结构，其结构尺寸大，导致由于空气冷却导向装置与轮盘合围腔室较大，气封效果不足，部分低温气体流未流入轮盘、叶根内部，而是从间隙直接流入主流道中造成低温气体大量流失，达不到降低轮盘、叶片温度的效果，造成轮盘热应力过大；同时，第一级涡轮盘用于布置气封的凸肩结构结构尺寸大，导致轮盘质量大，在高速旋转时此处产生较大离心力。离心力叠加热应力使得轮盘应力水平超过材料所承受的极限，降低了轮盘的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃机透平轮盘和空气冷却导向装置结构，以解决上述技术问题。

一种燃机透平轮盘和空气冷却导向装置结构包括空气冷却导向装置、叶根、轮盘、第一刷式气封、第一迷宫气封、第二迷宫气封、第二刷式气封、第一二次冷却气体通道、第二二次冷却气体通道、第三二次冷却气体通道、合围腔室和二次流预混腔；

轮盘为转动部件，轮盘的圆周方向上均布有叶根，空气冷却导向装置为静止部件，空气冷却导向装置的右端面与轮盘的左端面相接触，空气冷却导向装置的右端面和轮盘的左端面上均设有环形槽，两个环形槽相对设置，组成合围腔室，合围腔室的上下两端的间隙处分别设有第一迷宫气封和第二迷宫气封，第一迷宫气封和第二迷宫气封远离合围腔室的一侧分别设有第一刷式气封和第二刷式气封，空气冷却导向装置内设有二次流预混腔，二次流预混腔的一侧通过第一二次冷却气体通道与气源相连通，二次流预混腔的另一侧通过第二二次冷却气体通道通道与合围腔室相连通，第三二次冷却气体通道的一端与合围腔室相连通，另一端与叶根内的冷却通道相连通。

优选的：第一刷式气封、第二刷式气封、第一迷宫气封、第二迷宫气封垂直于空气冷却导向装置的右端面和轮盘的左端面。

优选的：第一迷宫气封和第二迷宫气封的齿数为3～7齿。

优选的：第一迷宫气封和第二迷宫气封的间隙为0.6mm～0.8mm。

优选的：合围腔室的倒角R1＝10～15mm；R2＝10mm；R3＝5～10mm；R4＝5～10mm。

优选的：合围腔室的最大径向距离H＝25～30mm；最大轴向距离L＝30～35mm。

本发明与现有产品相比具有以下效果：本发明所涉及的一种燃机透平轮盘-空气冷却导向装置结构，轮盘质量减少，降低了轮盘旋转离心力，从而轮盘整体处的应力水平降低；减小了合围腔室通流面积，减少冷却气体在合围腔室中的停留时间，减小了流阻损失；垂直侧壁的刷式汽封和迷宫气封，防止冷却空气混入主流道燃气中，降低了冷却气体流量的损失，使轮盘及叶片达到最佳冷却效果，降低了轮盘的温度，减小了轮盘热应力，提高了使用寿命，降低了失效的可能。

附图说明

图1是本发明所述的一种燃机透平轮盘和空气冷却导向装置结构的结构示意图；

图2是图1的A处放大图；

图3是图1的B处放大图；

图4是合围腔室的结构示意图。

图中：1-空气冷却导向装置、2-叶根、3-轮盘、4-第一刷式气封、5-第一迷宫气封、6-第二迷宫气封、7-第二刷式气封、8-第一二次冷却气体通道、9-第二二次冷却气体通道、10-第三二次冷却气体通道、11-合围腔室、12-二次流预混腔。

具体实施方式

下面根据附图详细阐述本发明优选的实施方式。

如图1至4所示，本发明所述的一种燃机透平轮盘和空气冷却导向装置结构包括空气冷却导向装置1、叶根2、轮盘3、第一刷式气封4、第一迷宫气封5、第二迷宫气封6、第二刷式气封7、第一二次冷却气体通道8、第二二次冷却气体通道9、第三二次冷却气体通道10、合围腔室11和二次流预混腔12；

轮盘3为转动部件，轮盘3的圆周方向上均布有叶根2，空气冷却导向装置1为静止部件，空气冷却导向装置1的右端面与轮盘3的左端面相接触，空气冷却导向装置1的右端面和轮盘3的左端面上均设有环形槽，两个环形槽相对设置，组成合围腔室11，合围腔室11的上下两端的间隙处分别设有第一迷宫气封5和第二迷宫气封7，第一迷宫气封5和第二迷宫气封7远离合围腔室11的一侧分别设有第一刷式气封4和第二刷式气封7，空气冷却导向装置1内设有二次流预混腔12，二次流预混腔12的一侧通过第一二次冷却气体通道8与气源相连通，二次流预混腔12的另一侧通过第二二次冷却气体通道通道9与合围腔室11相连通，第三二次冷却气体通道10的一端与合围腔室11相连通，另一端与叶根2内的冷却通道相连通。

进一步：第一刷式气封4、第二刷式气封7、第一迷宫气封5、第二迷宫气封6垂直于空气冷却导向装置1的右端面和轮盘3的左端面。

进一步：第一迷宫气封5和第二迷宫气封6的齿数为3～7齿。

进一步：第一迷宫气封5和第二迷宫气封6的间隙为0.6mm～0.8mm。

进一步：合围腔室11的倒角R1＝10～15mm；R2＝10mm；R3＝5～10mm；R4＝5～10mm。

进一步：合围腔室11的最大径向距离H＝25～30mm；最大轴向距离L＝30～35mm。

工作原理：二次冷却气体可通过第一二次冷却气体通道8进入二次流预混腔12，然后通过第二二次冷却气体通道通道9进入合围腔室11，轮盘3可在旋转的过程中被合围腔室11内的冷却气体冷却，通过刷式气封和迷宫气封可避免冷却气体进入主流道燃气中，冷却气体最后通过第三二次冷却气体通道10进入叶根2中，对叶根2进行冷却，空气冷却导向装置1间接固定在高压涡轮轴承箱上，具体外形尺寸根据工作空间设计。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (6)

1.一种燃机透平轮盘和空气冷却导向装置结构，其特征在于：包括空气冷却导向装置(1)、叶根(2)、轮盘(3)、第一刷式气封(4)、第一迷宫气封(5)、第二迷宫气封(6)、第二刷式气封(7)、第一二次冷却气体通道(8)、第二二次冷却气体通道(9)、第三二次冷却气体通道(10)、合围腔室(11)和二次流预混腔(12)；

所述轮盘(3)为转动部件，轮盘(3)的圆周方向上均布有叶根(2)，空气冷却导向装置(1)为静止部件，空气冷却导向装置(1)的右端面与轮盘(3)的左端面相接触，空气冷却导向装置(1)的右端面和轮盘(3)的左端面上均设有环形槽，两个环形槽相对设置，组成合围腔室(11)，合围腔室(11)的上下两端的间隙处分别设有第一迷宫气封(5)和第二迷宫气封(6)，第一迷宫气封(5)和第二迷宫气封(6)远离合围腔室(11)的一侧分别设有第一刷式气封(4)和第二刷式气封(7)，空气冷却导向装置(1)内设有二次流预混腔(12)，二次流预混腔(12)的一侧通过第一二次冷却气体通道(8)与高压压气机排气端相连通，二次流预混腔(12)的另一侧通过第二二次冷却气体通道通道(9)与合围腔室(11)相连通，第三二次冷却气体通道(10)的一端与合围腔室(11)相连通，另一端与叶根(2)内的冷却通道相连通。

2.根据权利要求1所述的一种燃机透平轮盘和空气冷却导向装置结构，其特征在于：所述第一刷式气封(4)、第二刷式气封(7)、第一迷宫气封(5)、第二迷宫气封(6)垂直于空气冷却导向装置(1)的右端面和轮盘(3)的左端面。

3.根据权利要求1或2所述的一种燃机透平轮盘和空气冷却导向装置结构，其特征在于：所述第一迷宫气封(5)和第二迷宫气封(6)的齿数为3～7齿。

4.根据权利要求3所述的一种燃机透平轮盘和空气冷却导向装置结构，其特征在于：所述第一迷宫气封(5)和第二迷宫气封(6)的间隙为0.6mm～0.8mm。

5.根据权利要求1所述的一种燃机透平轮盘和空气冷却导向装置结构，其特征在于：所述合围腔室(11)的倒角R1＝10～15mm；R2＝10mm；R3＝5～10mm；R4＝5～10mm。

6.根据权利要求1所述的一种燃机透平轮盘和空气冷却导向装置结构，其特征在于：所述合围腔室(11)的最大径向距离H＝25～30mm；最大轴向距离L＝30～35mm。