CN110630343A - 用于冷却涡轮机壳体的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于冷却涡轮机壳体的设备和涡轮机。本发明通过固定到表皮(2)上的环(4)而不是通过与环相距一距离的圆形斜面来执行壳体(2)的热收缩以尽可能好地调节转子和定子之间的内部间隙。环(4)包括在收集箱(8)与表皮(2)之间的多孔板(7)，该多孔板被放置在箱(8)的开口上、平行于表皮(2)并呈较短距离，以施加不变的和已知的通风条件。

Description

用于冷却涡轮机壳体的设备
技术领域
本发明的主题是用于通过气流冷却涡轮机壳体的设备。
背景技术
广泛使用的、用于调节涡轮机中的在一方面固定叶片和移动叶片与另一方面转子和定子之间的间隙的方法包括将冷气流吹到定子的壳体上以使壳体的直径产生热收缩。该流通常是从压缩机中抽出的、涡轮机流管气流的一小部分，在压缩机中气体处于高压并且仍然是冷的，该一小部分气流被留下以在沿流管延伸的管道中循环，并且该一小部分气流被吹到机器的更热的涡轮上。设备通常包括环形斜面，该环形斜面在距定子的壳体一距离处围绕定子的壳体并且设有朝向壳体定向的吹气孔。文献US 6 149 074描述了这种冷却设备。
这种设备的缺点是缺乏精度。由于变形、特别是由于因机器在操作期间经受的不同加热和包括斜面的吹气设备的制造公差导致的有差异的热膨胀，斜面的位置不能总是保持最佳。特别地，由于壳体通常是圆锥形的，因此这些变形和有差异的膨胀可以使斜面不仅在壳体的轴向方向上并且在壳体的径向方向上移位。因此，斜面可位于壳体的应该经受吹气的点(通常为刚性最大的部分，该部分围绕使其增强的圆形肋并且被正确地确定这些尺寸)旁边，并且斜面距壳体的距离也可以是失调的，甚至在某些情况下消失。然而，需要非常高的定位精度以在现代发动机中获得良好质量的间隙调节，并且数量级为毫米的定位误差或移位会损害吹气质量。此外，如果壳体与斜面发生接触，则如果壳体膨胀更多，那么斜面就会爆裂。
如果斜面通过连接设备连接到壳体而不是如上述专利中那样与壳体完全分离，则可以减少在将设备安装在壳体上时或操作期间的定位误差的缺点，但是变形和有差异的热膨胀会对组装造成非常大的限制，并且也可能造成破裂。
因此，现今不能以令人满意的方式解决通过相对于经受吹气的壳体在明确限定的不仅为轴向的而且为径向的位置处进行吹气来保持使斜面冷却。
文献EP 2236772 A2的主题是一种设备，在该设备中斜面被组装到壳体。斜面由设有吹气孔的内板、与内板一起界定吹气室的外板、以及能够使空气流均匀地流动到吹气孔的中间板组成。这些板设有叠加的边缘并被螺纹连接至壳体上的保持凸耳。该结构相对复杂并且存在定位缺陷，在需要非常高的精度的领域中非常重要，在没有特定安装预防措施的情况下会出现风险。
发明内容
本发明被设计成用于消除该冷却不精确的缺点。以一般形式，本发明涉及用于通过气流冷却涡轮机旋转壳体的设备，该设备包括：围绕壳体的圆形带的板，该板具有固定到壳体的边缘和平行于壳体的主要多孔部分，板和壳体界定配备有排出开口的吹气室；收集箱，该收集箱围绕该板并且与该板一起界定气体分配室同时覆盖板的主要部分；距箱一距离的气体供应容器；以及将容器连接到箱的至少一个连接导管；并且该设备的特征在于，通过从壳体突出以用作板的边缘的支撑部或止挡部的突起部来确保板在壳体上的位置；并且突起部在壳体的轴向方向上对板的边缘中的第一边缘产生止挡，而在壳体的径向方向上对板的边缘中的第二边缘产生支撑。
因此，本发明主要基于壳体与吹气设备(即板，穿过该板气体被吹出)的端部的连接，由于在相垂直的方向上获得的两个止挡支撑部，该吹气设备平行于壳体并且与壳体保持恒定且明确确定的距离。因此，无论机器的操作变化和不同部件经受的变形如何，几何吹气条件都保持均匀，该操作变化和变形不会影响壳体和吹气设备的端部的这种或多或少的不可变形的连接。
壳体上的突出的突起部可被设置有排放口。
在优选的替代实施例中，收集箱包括分别平行于板的边缘并被放置在板的边缘上的边缘；特别地，如果板包括第一基本平坦的边缘和基本垂直于第一边缘的第二边缘，则这种布置使得可以容易地将收集箱组装到板上。
根据优选的布置，连接器是弯曲的并且穿过箱的壁、容器的壁或箱的壁或容器的壁滑动，这使得可以补偿在滑动移动方向或可能的任何方向上的有差异的膨胀。
本发明的另一方面是包括这种冷却设备的涡轮机，然后，该板有利地能够围绕壳体的设有圆形肋的部分定位。该冷却设备可进一步包括多个板和分别与板相关联的收集箱，板和箱形成在壳体的轴向方向上围绕壳体的彼此相继的环。
附图说明
现在将参考示出了本发明的优选实施例并仅出于说明性目的而给出的以下附图详细描述本发明的不同方面、特征和优点：
-图1是设备在机器的纵向截面上的整体视图；
-图2是设备的单元的放大图；
-图3示出了多孔板；
-图4示出了壳体；
-图5示出了收集箱；
-以及图6示出了吹气流。
具体实施方式
图1给出了该设备及其环境的一般视图。涡轮机涡轮包括围绕轴向方向X的壳体1。壳体1包括通常由圆形肋3加强的圆锥形的表皮2，并且因此表皮2限定壳体1的更加坚硬的环形部分。冷却设备包括围绕壳体1的环4，该环压靠表皮2的圆形带并且被优选地安装在肋3的前面。环4通过具有弯曲形状的连接器6连接到冷气体容器(这里是空气供应箱5)，该冷气体容器延伸到距环一距离处。
图2详细示出了设备的环4中的一个。环4包括在轴向方向X上为整体(可能由组装在一起的角区段组成)的具有环形和圆锥形形状的板7以及覆盖板7的收集箱8，该板被放置在表皮2上同时围绕表皮2安装。图3示出了包括主要多孔部分9(由多个穿孔穿过)和两个横向边缘10和11的板7。板7的锥度与板7在其上延伸的表皮2部分的锥度相同，使得主要部分9平行于表皮2并通过具有几毫米(例如2毫米)的恒定深度的吹气室12与表皮2隔开。假设为了在组装和操作期间保持刚性，使该深度在吹气室12的整个范围内保持不变且均匀。第一横向边缘10基本上是平坦的并且平行于轴向方向X延伸，而第二横向边缘11(在板7的较大直径处)基本上是圆柱形的。表皮2(图4)设有两个刚性的突起部13和14，这两个突起部为环形的并以肋的形式突出，用于分别接纳横向边缘10和11以建立支撑状态或止挡状态。第一横向边缘10抵接突起部13的横向面，该横向面是平坦的并且沿轴向方向X定向，而第二横向边缘11压靠另一突起部14的外部面，该外部面是圆柱形的并且具有与第二横向边缘相同的直径并且沿径向方向R定向。突起部14设有排出槽15，该排出槽规则地分布在突起部14的周界上以便使得能够从吹气室12排气。收集箱8也具有环形形状并且包括(图5)垂直于轴向方向X的第一平坦横向边缘16和相对的沿该轴向方向X定向的并且为圆柱形的或略呈圆锥形的第二横向边缘17。横向边缘16和横向边缘17分别具有与板7的横向边缘10和横向边缘11相同的方向，并且横向边缘16和横向边缘17可被放置在横向边缘10和横向边缘11上并且通过钎焊、焊接或其他方式固定到横向边缘10和横向边缘11。板7的横向边缘10和横向边缘11类似地通过钎焊、焊接或其他方式固定到突起部13和突起部14。在一方面板7的边缘10和11与另一方面突起部13和14或收集箱的边缘16和17之间的沿基本相垂直的方向的支撑或止挡提供了要建立的简单的组装并且该组装几乎没有机械约束。此外，收集箱8由横向边缘16与横向边缘17之间的连续板形成，该连续板在径向方向R上向外弯曲并且仅在内径向侧上、在收集箱8覆盖板7的主要部分9所处的点处开口。因此，板7将吹气室12与分配室18隔开，该分配室径向地位于吹气室外侧并由收集箱8界定。
然而，收集箱8的壁在连接器6的点处被穿孔。该连接器经由轴向分支19穿过收集箱的壁并连接到供应箱5，同时经由另一倾斜分支20穿过供应箱的壁，该倾斜分支通过弯曲部21与前述分支分离。有利的是，分支19和20的端部通过接头穿透到收集箱8和供应箱5中，该接头使得分支19和分支20可以穿过收集箱和供应箱的壁滑动，以使设备适应例如由于机器中的热膨胀、特别是壳体1与供应箱5之间的热膨胀引起的位置的变化。
已经示出了在供应箱5与每个环4之间的单个连接器6。可以为每个环4设置围绕环4的周界分布的多个连接器6。然后建议通过间隔件将收集箱8的内部分成隔室，以确保收集箱内部中的流量相等。所有连接器6共用的供应箱5通过仅在本文描绘的管22连接到机器的压缩机或可能连接到另一压缩空气源。
在操作中(图6)，从压缩机抽出的压缩空气经由管22到达供应箱5，然后通过连接器6被分配到收集箱8中并在收集箱的分配室18中沿角度方向传播，然后通过板7的穿孔穿过板7以进入吹气室中并在加强件3的点处拍打在表皮2上，之后通过槽15排出到外面。吹气室12的均匀深度保证了空气流以不变的方式拍打表皮2的每个部分，这使得可以预期以高精度施加的热收缩。通常可以通过例如被放置在管22上的阀来调节流速的值。

Claims (8)

1.用于通过气流冷却涡轮机旋转壳体的设备，所述设备包括：围绕所述壳体的圆形带的板(7)，所述板具有固定到所述壳体(1)的边缘(10，11)和平行于所述壳体(7)的主要多孔部分(9)，所述板和所述壳体(1)界定设有排出开口(15)的吹气室(12)；收集箱(8)，所述收集箱围绕所述板，并与所述板(7)一起界定气体分配室(18)同时覆盖所述板的主要部分；距所述收集箱一距离的冷却气体供应容器(5)；以及将所述容器连接到所述箱的至少一个连接导管(6)，其特征在于，所述设备包括突起部(13，14)，所述突起部在所述壳体上突出以用作所述板(7)的边缘(10，11)的支撑部，并且所述突起部(13，14)在所述壳体的轴向方向(X)上对所述板的边缘中的第一边缘(10)产生止挡，并且在所述壳体的径向方向(R)上对所述板(7)的边缘中的第二边缘(11)产生支撑。
2.根据前一项权利要求所述的设备，其特征在于，所述板的边缘彼此基本垂直。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述收集箱(8)的边缘(16，17)分别平行于所述板的边缘(10，11)，所述收集箱的边缘被放置在所述板的边缘上并固定到所述板的边缘。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述突起部中的至少一个(14)设有排出开口(15)。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述连接导管(6)是弯曲的并且穿过所述收集箱的壁或穿过所述容器的壁或穿过所述两个壁滑动。
6.涡轮机，其特征在于，所述涡轮机包括根据权利要求1所述的设备。
7.根据权利要求6所述的涡轮机，其特征在于，所述板围绕所述壳体的设置有圆形肋的部分定位。
8.根据权利要求6所述的涡轮机，其特征在于，所述冷却设备包括多个板和分别与所述板相关联的收集箱，所述板和箱形成在所述壳体的轴向方向上围绕所述壳体的彼此相继的环(4)。
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CN111927579A (zh) * 2020-07-31 2020-11-13 中国航发贵阳发动机设计研究所 一种涡轮机匣热变形调节结构及调节方法
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