CN111691926B - 一种带空气流道的动力涡轮导叶组 - Google Patents

Abstract

本发明的一种带空气流道的动力涡轮导叶组涉及一种用于燃驱压缩机组动力涡轮的导叶组，目的是为了克服现有的动力涡轮由于燃气气流导向与压缩空气流路各自采用不同结构装置，导致结构复杂与轴向尺寸较大的问题，包括动力涡轮导叶片，还包括外部空气导流管和内部空气导流管；动力涡轮导叶片的叶身上缘板和下缘板之间贯穿设有冷却空气通道；冷却空气通道的顶端通过外部空气导流管与动力涡轮外部连通，冷却空气通道的底端通过内部空气导流管与动力涡轮内部连通。

Description

一种带空气流道的动力涡轮导叶组

技术领域

本发明涉及一种用于燃驱压缩机组动力涡轮的导叶组，具体涉及用于一种为动叶做功提供所需的燃气气流、为轮盘冷却及轴向力平衡等所需的压缩空气的动力涡轮导叶组。

背景技术

作为一种叶轮机械的燃气轮机，因功率密度大、反应迅速等特点，从诞生之日起，在民用发电、机械驱动等领域受到各国的广泛青睐。涡轮作为燃气轮机的三大部件(压气机、燃烧室、涡轮)之一，其作用就是将来自燃烧室的高温高压燃气所具有的能量转化成机械功，从而带动压气机、负载及其他附件工作。

用于天然气输送管线驱动压缩机组的燃气轮机通常采用带动力涡轮的结构，这种燃气轮机的燃气发生器涡轮与动力涡轮之间采用过渡段连接。涡轮过渡段作为燃气轮机中连接燃气发生器涡轮与动力涡轮的环形流道，其是一个环形扩压管道，过渡段的主要作用是将燃气发生器涡轮出口气流引至动力涡轮进口位置，其基本要求是：气动损失尽量小，为动力涡轮提供合理的来流条件，结构可靠。过渡段一般由燃气发生器涡轮后支承环及动力涡轮进口导向器前部流道两部分构成。燃气发生器后支承环是燃气发生器涡轮结构的一部分，其内部一般还安装有支板及整流罩，支板用于承力，为轴承提供支承；整流罩用来为润滑油供油及回油、冷却空气供气提供通道。动力涡轮进口导向器前部流道是动力涡轮结构的一部分，其内部一般不安装支板及整流罩，仅是一个环形扩压通道，其径向尺寸沿流动方向增加较大。动力涡轮首级导叶是动力涡轮导向器的一部分，其组成了收敛的叶栅通道，燃气在收敛型通道中进行膨胀，流经导叶后燃气压力和温度下降，速度增加，由导叶中流出的高速气流冲向动叶，推动动叶旋转做功。

显然，动力涡轮首级大子午扩张导叶影响着燃驱压缩机组燃气轮机动力涡轮性能，动力涡轮盘腔冷却、封严等用的空气需要一定的流路。但是，现有的动力涡轮由于燃气气流导向与压缩空气流路各自采用不同结构装置，导致结构复杂与轴向尺寸较大。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的动力涡轮由于燃气气流导向与压缩空气流路各自采用不同结构装置，导致结构复杂与轴向尺寸较大的问题，提供了一种带空气流道的动力涡轮导叶组。

本发明的一种带空气流道的动力涡轮导叶组，包括动力涡轮导叶片，还包括外部空气导流管和内部空气导流管；

动力涡轮导叶片的叶身上缘板和下缘板之间贯穿设有冷却空气通道；

冷却空气通道的顶端通过外部空气导流管与动力涡轮外部连通，冷却空气通道的底端通过内部空气导流管与动力涡轮内部连通。

本发明的有益效果是：

本发明在传统动力涡轮导叶组的基础上，结合燃驱压缩机组的结构特点，为缩短燃气轮机轴向尺寸，将用于动力涡轮轮盘冷却、动力涡轮封严及轴向力平衡所需的空气流路结构与导叶组进行了整合，通过将导叶组的一个动力涡轮导叶片调整为空心结构，用做轮盘冷却及轴向力平衡压缩空气通道，增加进、出口导流管路等措施，得到满足动叶做功所需燃气气流，以及动力涡轮轮盘冷却、封严及轴向力平衡等所需压缩空气，且结构相对简单的导叶组。

解决了由于燃气气流导向与压缩空气流路各自采用不同结构装置导致结构复杂、轴向尺寸较大、成本增加的问题，为燃驱压缩机组动力涡轮动叶做功、轮盘冷却及轴向力平衡提供了结构相对简单的动力涡轮导叶组。

附图说明

图1为本发明的一种带空气流道的动力涡轮导叶组的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一，本实施方式的一种带空气流道的动力涡轮导叶组，包括动力涡轮导叶片1，还包括外部空气导流管2和内部空气导流管3；

动力涡轮导叶片1的叶身上缘板和下缘板之间贯穿设有冷却空气通道4；

冷却空气通道4的顶端通过外部空气导流管2与动力涡轮外部连通，冷却空气通道4的底端通过内部空气导流管3与动力涡轮内部连通。

其中，冷却空气通道4的顶部作为进气管安装座4-1，该进气管安装座4-1与外部空气导流管2的一端连通；外部空气导流管2的另一端贯穿动力涡轮机匣9与动力涡轮外部连通。

其中，还包括冷气管路安装座6；

冷气管路安装座6固定于外部空气导流管2与动力涡轮机匣9的贯穿处，该冷气管路安装座6上设有止口，外部空气导流管2的另一端固定于止口。

其中，冷却空气通道4的底部作为导流管安装座4-2，该导流管安装座4-2与内部空气导流管3的一端连通；内部空气导流管3的另一端插入导叶组压环8与动力涡轮内部连通，并通过导叶组压环8的周向档环固定。

其中，外部空气导流管2的两端均为球头连接端；

内部空气导流管3的两端均为球头连接端。

其中，动力涡轮导叶片1为双联叶片，相对应的两个叶片其中一个设有冷却空气通道4。

具体地，本发明在于提供一种结构相对简单，且加工相对容易，成本较低的动力涡轮导叶组，用于为动叶做功提供所需的燃气气流、为轮盘冷却及轴向力平衡等所需的压缩空气，满足动叶旋转做功，动力涡轮轮盘冷却、封严及轴向力平衡需求。

本装置作为用于燃驱压缩机组带空气流道的动力涡轮导叶组，这种带空气流道的动力涡轮导叶组包括动力涡轮导向叶片1、外部空气导流管2和内部空气导流管3，其采用双联叶片结构形式，其中一片动力涡轮导叶片1为带空心流道结构，另外一片动力涡轮导叶片1为实心结构。

这种导叶组不仅可以将燃气气流按照动叶需要的速度及角度顺利的输送至动叶进口，实现其加速及气流转折的功能，满足动叶做功需求，而且其空心流道能够提供等所需的压缩空气。从而以相对简单的结构满足了多种功能需求，有利于提高机组寿命及结构可靠性。

具体加工步骤如下：

(1)在动力涡轮导叶片1的叶身中增加一个冷却空气通道4，实现冷却空气在导叶组中的流动；

(2)在动力涡轮机匣9上设计冷气管路安装座6，实现动力涡轮外部的冷却空气管路与内部管路(冷却空气通道4)的连接；

(3)在动力涡轮导叶片1的上缘板，设计进气管安装座4-1，并设计外部空气导流管2，实现冷却空气在动力涡轮机匣9中的密封和连接；

(4)在动力涡轮导叶片1的下缘板，设计导流管安装座4-2，并设计内部空气导流管3，实现冷却空气向动力涡轮内部的流动。

并且，外部空气导流管是靠冷气管路安装座6的止口固定的；内部空气导流管3是靠导叶组压环8的周向档环固定的；本发明的带空气流道的动力涡轮导叶组为双联叶片，双联叶片中一片动力涡轮导叶片1为空心流道结构，另外一片动力涡轮导叶片1为实心结构。

综上，在导叶组的一片动力涡轮导叶片1的叶身中，设计适合的冷却空气通道4，在冷却空气通道4的上下接口位置分别设置与外部空气导流管2和内部空气导流管3对应的进气管安装座4-1和导流管安装座4-2，并且分别在外部空气导流管2和内部空气导流管3的两个端面采用球头连接结构，安装时可以补偿上下两个安装孔的不同心，外部空气导流管2和内部空气导流管3与动力涡轮导叶片1、以及与动力涡轮机匣9上的冷气管路安装座6均采用小间隙配合，尽量减少冷气的泄露。外部的冷却空气管路通过冷气管路安装座6与动力涡轮机匣9相连，动力涡轮机匣9通过外部空气导流管2与动力涡轮导叶片1相连，动力涡轮导叶片1通过内部空气导流管3将冷却空气输送到动力涡轮内部，实现动力涡轮高温部件的冷却和密封。

采用本发明的装置，可以以相对简单且成本较低的结构，实现燃驱压缩机组动力涡轮动叶做功、轮盘冷却及轴向力平衡需求。

Claims (5)

1.一种带空气流道的动力涡轮导叶组，包括动力涡轮导叶片(1)，其特征在于，还包括外部空气导流管(2)和内部空气导流管(3)；

所述动力涡轮导叶片(1)的叶身上缘板和下缘板之间贯穿设有冷却空气通道(4)；

所述冷却空气通道(4)的顶端通过所述外部空气导流管(2)与动力涡轮外部连通，所述冷却空气通道(4)的底端通过所述内部空气导流管(3)与动力涡轮内部连通，为动力涡轮轮盘冷却；

所述动力涡轮导叶片(1)为双联叶片，相对应的两个叶片其中一个设有冷却空气通道(4)。

2.根据权利要求1所述的一种带空气流道的动力涡轮导叶组，其特征在于，

所述冷却空气通道(4)的顶部作为进气管安装座(4-1)，该进气管安装座(4-1)与外部空气导流管(2)的一端连通；所述外部空气导流管(2)的另一端贯穿动力涡轮机匣(9)与动力涡轮外部连通。

3.根据权利要求2所述的一种带空气流道的动力涡轮导叶组，其特征在于，还包括冷气管路安装座(6)；

所述冷气管路安装座(6)固定于所述外部空气导流管(2)与所述动力涡轮机匣(9)的贯穿处，该冷气管路安装座(6)上设有止口，所述外部空气导流管(2)的另一端固定于所述止口。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种带空气流道的动力涡轮导叶组，其特征在于，

所述冷却空气通道(4)的底部作为导流管安装座(4-2)，该导流管安装座(4-2)与内部空气导流管(3)的一端连通；所述内部空气导流管(3)的另一端插入导叶组压环(8)与动力涡轮内部连通，并通过所述导叶组压环(8)的周向档环固定。

5.根据权利要求4所述的一种带空气流道的动力涡轮导叶组，其特征在于，

所述外部空气导流管(2)的两端均为球头连接端；

所述内部空气导流管(3)的两端均为球头连接端。

Images