CN1417462A - 用于燃气轮机的冷却系统 - Google Patents

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Abstract

在转子边缘上设置了多个弧形的周向隔开的供给和回流歧管部分(66，100)，分别用于通过出口(78，80)接收和分配冷却蒸气并将其分配给第一级和第二级动叶，以及用于通过入口(112，114)接收来自第一级和第二级动叶的用过的冷却蒸气并将其输送到轴向延伸的回流通道中。各供给和回流歧管部分具有保持系统(89，93，132，136，87，129，92，94，120，122，81，85，124，128)，用于防止相对于转子的实际的轴向、径向和周向位移。歧管部分还包括导向叶片(96，140，142，144)，用于减小冷却系统的供给和回流中的压力损失。歧管部分离转子中心线基本上为相等的距离，交叉管(84，118)延伸通过各歧管部分，分别用于在第一和第二级的轴向相邻的动叶之间连通蒸气。

Description

用于燃气轮机的冷却系统
本发明是根据能源部授予的合同No.DE-FC21-95MC31176在政府支持下完成的。政府享有此发明中的某些权利。
技术领域
本发明大体上涉及一种用于采用闭路冷却路径进行发电的燃气轮机，此冷却路径用于使冷却介质如蒸气产生流动而冷却高温气体路径中的部件，并将用过的冷却介质送回到返回部分如在联合循环系统中使用的余热回收蒸气发生器中。更具体地说，本发明涉及一种歧管系统，用于将冷却介质供应到第一级和第二级叶轮的动叶中，并将用过的冷却介质从动叶送回到余热回收发生器中。
背景技术
对高温气体路径中的部件如燃气轮机的动叶进行冷却在过去就已经被提出来了，而且发现它在陆上发电系统中特别有效。虽然燃气轮机通常是进行空气冷却，例如喷气式发动机采用压缩机排放空气来冷却高温气体部件，然而在陆上发电的涡轮机中采用蒸气冷却已经被证明更加有效，这是因为采用蒸气作为冷却剂的相关耗损没有为冷却目的而抽取压缩机排放空气所带来的耗损那么大。另外，在联合循环操作中，由于在蒸气冷却燃气轮机的部件时传递给蒸气的热能被回收成为在联合循环操作中驱动蒸气轮机的有用功，因此蒸气冷却尤其有利。
在受让人同为本发明的受让人的美国专利No.5593274中公开了一种燃气轮机，其具有同轴的蒸气通道以将冷却蒸气供应到转子的高温气体部件如动叶中，并将用过的冷却蒸气送回到返回部分。此后已对此系统提出了多种改进和改善。例如在美国专利申请No.09/489672(代理人档案号为839-748)和No.09/731982(代理人档案号为839-949)中公开了一种先进的蒸气冷却系统。在这种系统中，在与多个周向隔开且径向延伸的管相连通的转子中心孔中设置了同轴的供给管和回流管，分别用于将冷却蒸气供应到相邻的转子边缘和将用过的冷却蒸气从转子边缘中送回。在围绕转子边缘的周向隔开的位置处设置了多个轴向延伸的冷却蒸气供应通道。同样地，围绕转子边缘设置了多个轴向延伸的周向隔开的回流通道。各供应通道在从径向供给管到位于第二级叶轮和第一隔块之间的周向延伸的歧管部分上与冷却介质相连通。供给管从各供应歧管部分上向前后方向延伸，用于将冷却系统供应到第一级和第二级叶轮上的各个第一级和第二级动叶中。回流歧管部分位于第一级叶轮和第一隔块之间。各回流歧管部分具有与第一和第二级叶轮的动叶相连通的管，用于接收用过的冷却蒸气和将用过的冷却蒸气送回到回流歧管部分中，以便沿轴向通道回流到径向管中并输送到余热回收蒸气发生器中。可以理解，设置了多个供给管和回流管，而只有较小的空间用于设置歧管部分，管和通道必须在可接受的压力损失下提供均匀分布的流动。因此，需要在这种涡轮机的冷却系统中提供歧管部分，其能够经济地利用所分配的空间，同时又能以较低的压力损失来提供均匀的流动。
发明内容
根据本发明的一个优选实施例，提供了多个周向上延伸的供给歧管部分，各歧管部分具有可将冷却介质流均匀地分配到第一级和第二级动叶中的结构，同时能经济地利用冷却系统所能得到的空间。特别是，各供给歧管部分设置成圆弧的形式以安放在转子边缘的附近，并具有与轴向供给通道相连通的径向向内的位于中心的入口，用于将冷却蒸气供应到歧管部分中。各供给歧管部分的圆弧部分包括多个出口，用于将冷却蒸气经通道供应到各个第一和第二涡轮机叶轮的第一级和第二级动叶中。供给出口通过供给歧管部分的相对轴向面而打开，并设置有内导向件来将冷却流基本上均匀地分配到出口中。供应歧管部分沿其径向外表面还具有一连串的周向隔开的凹腔，其原因将在下文中清楚。
回流歧管部分还围绕着转子边缘相互间周向隔开。各回流部分包括与轴向回流通道相连通的中心的径向向内的出口，用于将用过的冷却蒸气从回流歧管部分中送回到余热回收蒸气发生器中。各回流歧管部分包括多个沿相对轴向面的入口，用于从第一和第二级叶轮的动叶中接收用过的冷却蒸气。沿各回流歧管部分的内表面设置了多个导向叶片，用于将回流的用过的冷却蒸气从入口引导到出口。这些导向叶片可减小会引起很高压力损失的蒸气的涡流效应。
供给和回流歧管部分最好设置在围绕转子边缘的基本上相同的径向位置处。在各歧管部分上设置了交叉管，用于使流体通过其它歧管部分。例如，供给歧管部分包括在回流歧管部分的翼之下向前延伸的交叉管，用于与第一级动叶相连接。这些交叉管中的一些延伸通过回流歧管部分中的开口。同样地，各回流歧管部分包括向后延伸的交叉管，用于接收来自第二级动叶的用过的冷却蒸气。此交叉管延伸穿过沿供给歧管部分的弧形边缘的凹腔。
设置了保持系统以便将各供给和回流歧管部分保持成不会相对于转子发生轴向的、径向的和周向的位移。最好，各歧管部分的外边缘包括一个或多个与隔块上的重叠凸缘中的凹腔相接合的肋，因而可以防止歧管部分在相对的轴向上的位移。供给和回流歧管部分的径向向内的凸出部分分别与第二级和第一级动叶上的凸缘和表面相接合，从而防止在各个向后和向前方向上的实际轴向运动。另外，分别从供给和回流歧管部分的前后表面上突出的凸台靠在隔块的前后表面上，以防止歧管部分的轴向位移。为了防止歧管部分的实际周向运动，分别在供给和回流歧管部分的前后表面上设置了凸台，此凸台在其相对侧具有平面。这些凸台与形成于隔块的前后表面上的线性延伸槽相接合，这些槽的径向范围超过了凸台的径向范围。因此，歧管部分可进行现场装配和拆卸所需要的径向位移，同时歧管部分保持不会绕转子发生周向位移。
在根据本发明的一个优选实施例中，提供了一种具有轴向隔开的安装有动叶的叶轮和位于叶轮之间的隔块的涡轮机转子，以及一种用于冷却所述动叶的系统，包括：多个围绕并相邻于转子边缘并相互间周向隔开的歧管部分，各歧管部分与至少一个通道相连通以便使冷却介质流入和流出歧管部分，各歧管部分具有多个与至少一个涡轮机叶轮的涡轮机动叶的流动通道相连通的端口；保持系统，其由歧管部分携带并与隔块共同操作以将歧管部分固定到隔块上并防止相对于转子的实际轴向运动，保持系统包括位于隔块上的凸缘，其具有通常的径向突出肋和凹腔中的一个以及位于各歧管部分上的肋和凹腔中的另一个，肋与凹腔相接合，用于将歧管部分固定在隔块上并防止其发生实际轴向运动。
在根据本发明的另一优选实施例中，提供了一种具有轴向隔开的安装有动叶的叶轮和位于所述叶轮之间的隔块的涡轮机转子，以及一种用于冷却所述动叶的系统，包括：多个围绕并相邻于转子边缘并相互间周向隔开的歧管部分，各歧管部分与至少一个通道相连以便使冷却介质流入和流出歧管部分，各歧管部分具有多个与至少一个涡轮机叶轮的涡轮机动叶的流动通道相连通的端口；保持系统，其由歧管部分携带并与隔块共同操作以将歧管部分固定到隔块上并防止相对于转子的周向方向上的实际运动，保持系统包括位于隔块和歧管部分中的一个上的槽以及与槽壁相接合的位于隔块和歧管部分中的另一个上的挡台，从而可防止歧管部分在相对于转子的周向方向上的实际运动。
在根据本发明的另一优选实施例中，提供了一种具有轴向隔开的安装有动叶的叶轮和位于所述叶轮之间的隔块的涡轮机转子，以及一种用于冷却所述动叶的系统，包括：多个围绕并相邻于转子边缘并相互间周向隔开的冷却介质供给通道；多个围绕并相邻于转子边缘并相互间周向隔开的用过的冷却介质回流通道；多个围绕并相邻于转子边缘并相互间周向隔开的供给歧管部分，各供给歧管部分与至少一个供给通道相连通以便从供给通道中接收冷却介质，各供给歧管部分具有多个与供给歧管部分相连的出口和用于所选轴向间隔开的叶轮的涡轮机动叶的冷却介质入口；多个围绕并相邻于转子边缘并相互间周向隔开的回流歧管部分，各回流歧管部分与至少一个回流通道相连通以便使用过的冷却介质从回流歧管部分流到回流通道中，各回流歧管部分具有多个与回流歧管部分相连的入口和具有用于所选轴向隔开的叶轮的涡轮机动叶的用过的冷却介质的出口；以及位于各个供给歧管部分内的至少一个导向叶片，用于将冷却介质基本上均匀地分配给出口。
在根据本发明的另一优选实施例中，提供了一种具有轴向隔开的安装有动叶的叶轮和位于所述叶轮之间的隔块的涡轮机转子，以及一种用于冷却所述动叶的系统，包括：多个围绕并相邻于转子边缘并相互间周向隔开的冷却介质供给通道；多个围绕并相邻于转子边缘并相互间周向隔开的用过的冷却介质回流通道；多个围绕并相邻于转子边缘并相互间周向隔开的供给歧管部分，各供给歧管部分与至少一个供给通道相连通以便从供给通道中接收冷却介质，各供给歧管部分具有多个与供给歧管部分相连的出口和用于所选轴向隔开的叶轮的涡轮机动叶的冷却介质入口；多个围绕并相邻于转子边缘并相互间周向隔开的回流歧管部分，各回流歧管部分与至少一个回流通道相连通以便使用过的冷却介质返从回流歧管部分流到回流通道中，各回流歧管部分具有多个与回流歧管部分相连的入口和用于所选轴向隔开的叶轮的涡轮机动叶的用过的冷却介质的出口；以及位于各个回流歧管部分内的多个导向叶片，用于将从多个入口中接收到的用过的冷却介质引导到回流通道中，从而消除回流歧管内的压力损失。
附图说明
图1是燃气轮机的一部分的横剖面视图，显示了包括有根据本发明优选实施例的冷却系统的一部分的涡轮段；
图2是根据本发明优选实施例的供给歧管部分的相对部分的分解透视图；
图3是显示了相对于第二级动叶的供给和回流管的供给歧管的后表面的局部透视图；
图4是显示了根据本发明优选实施例的供给歧管部分的前表面的分解透视图；
图5是显示了根据本发明优选实施例的回流歧管部分的一部分的分解透视图；
图6是回流歧管部分的前表面的局部透视图，显示了用于接收回流蒸气的入口，以及位于回流歧管部分之下用于将蒸气供应到第一级动叶上的供给管；和
图7是转子外边缘的一部分的局部横剖面视图，显示了供给和回流歧管部分。
图中各标号的含义如下：10涡轮段；12涡轮机壳体；R涡轮机转子；14，16，18，20叶轮；22，24，26，28动叶；30，32，34隔块；36，38，40，42喷嘴；44螺栓；45燃烧室；46后圆盘；48孔管组件；50环形通道；54管；56，58，60通道；62，64，105开口；66供给歧管部分；68弧形边缘；70，132凸出部分；72入口；74，82，86，110，116套筒；78，80出口；79腔室；80出口；84，118交叉管；83，126表面；85，89，128，129挡台；87通道；88，94，122凹腔；90齿；91，134平面；92肋；95，123，124凸缘；93，136线性槽；96，142，144导向叶片；100回流歧管部分；102弧形外边缘；103支脚；104凸台；106腔室；108出口；112，114入口；108出口；140中央导向叶片。
具体实施方式
现在参考附图尤其是图1，图中显示了以标号10表示的涡轮段，其包括了本发明的一个优选实施例。涡轮段10包括围绕着涡轮机转子R的涡轮机壳体12。在此示例中转子R包括四个连续级，其包括叶轮14，16，18和20，这些叶轮分别带有多个周向隔开的动叶或叶片22，24，26和28。叶轮交替地设置在隔块30，32和34之间。隔块30，32和34的外边缘与多个定子动叶或喷嘴36，38和40径向对齐，且第一组喷嘴42位于第一动叶22的前方。因此，可以理解，这里显示了一个四级涡轮机，其中第一级包括喷嘴42和动叶22，第二级包括喷嘴36和动叶24，第三级包括喷嘴38和动叶26，最后，第四级包括喷嘴40和动叶28。转子叶轮和隔块通过多个周向隔开的螺栓44相互固定在一起，螺栓44穿过叶轮和隔块中相互对齐的开口。图中以标号45示意性地显示了多个燃烧室中的一个，多个燃烧室围绕涡轮段设置，从而可通过包括有喷嘴和使转子旋转的动叶的涡轮段的高温气体路径来提供燃烧的高温气体。转子还包括与孔管组件形成一体的后圆盘46，孔管组件以标号48表示，其形成了后轴。
最好在头二级中的至少一组、最好是两组动叶22和24中提供用于冷却动叶的热冷却介质，最好为蒸气。冷却蒸气通过孔管组件48供应和送回。孔管组件48包括供应有来自未示出的蒸气源的冷却蒸气的环形通道50，用于使蒸气流动到后圆盘46中的多个径向延伸管54中。管54与周向隔开的径向延伸的热介质供给管或通道56(图7)相连通，而通道56与第一和第二级动叶中的冷却通道相连通。处于更高温度下的用过或返回的冷却蒸气从第一和第二级动叶中经多个周向隔开且轴向延伸的管或通道58(图1和7)流回。回流管58在其后端处与后圆盘46中的径向向内延伸的回流管60(图1)相连通。用过的冷却蒸气从管60中流入到孔管组件48的未示出的中心孔中，从而返回到供应源中或流到在联合循环系统中使用的余热回收蒸气发生器中。
从上述介绍中可以理解，轴向延伸的供给和回流通道56，58分别邻近于转子边缘和并在周向上围绕着转子，各供给和回流管穿过轴向堆叠的叶轮和隔块中的轴向对齐的开口而延伸。例如在图7中，所示的供给管或通道56穿过第二级叶轮中的开口62。图7所示的回流管或通道58穿过第一隔块30中的开口64。在叶轮和隔块的开口内的轴向隔开的位置上设置了多个衬套，分别用于支撑叶轮和隔块中的供给和回流管56和58。
现在参考图2到4和图7，可以理解各冷却介质供给通道56将冷却介质供应给供给标号为66的供给歧管部分。多个周向隔开的供给歧管部分66形成了一个供给歧管，歧管部分66最好位于隔块30的后表面和第二级叶轮16的前表面之间。在图2和4中，所示的各供给歧管部分包括两个相对的半体。可以理解，部分66也可作为一个整体构件而提供。供给歧管部分66为各供给通道56而设置，如图2所示，其包括具有位于中心的径向向内延伸的凸出部分70的圆弧边缘68。凸出部分70具有向轴向后方打开的入口72，用于与冷却介质供给管或通道56相连接。最好设置套筒(spoolie)74来将供给管56与各个供给部分66的入口72相连。套筒74包括具有球形端部的短管。
各供给歧管部分66还包括多个沿其各自的轴向相对端面的出口78和80，各出口与位于歧管部分内并通过入口72来供应冷却介质的一个腔室79(图7)相连通。如图2所示，供给歧管部分66具有六个沿轴向前方打开的出口80，用于将冷却介质供应到相邻叶轮的动叶中，即第一级叶轮14的动叶22中。如图7所示，六个出口80经套筒82与交叉管84相连，用于将冷却蒸气供应给第一级叶轮的动叶。因此，各出口80与容纳有交叉管84且穿过隔块30的通道87轴向上平齐。另外如图7所示，采用套筒86来将出口78和位于第二级动叶24的燕尾中的未示出的供给管相连。
如图2和4中清楚地示出，各供给歧管部分66的径向外边缘还包括多个凹腔88，其原因将在下面讨论，从而形成了沿外边缘的大致锯齿形状。歧管部分66的各凸起或齿90包括径向向外延伸的肋92，用于在下方与槽或凹腔94(图7)接合，槽94沿着绕隔块30后表面的凸缘95的环形径向朝内的表面而形成。肋92与槽或凹腔94的接合形成了保持系统的一部分，用于保持供给歧管部分66不发生实际轴向运动。保持系统还包括入口72和通道56之间的连接，以及出口78和80之间的管状连接。另外，各歧管部分66的径向凸出部分70包括径向向内的凸缘81，其具有带轴向表面83(图7)的台阶，用于与相邻的第二级叶轮16上的凸缘或挡台85相接合。此接合还防止了歧管部分66在向后方向上的实际轴向运动。此外，凸起或挡台87(图4)从供给歧管部分66的前表面上突出并与隔块30的后表面接合，从而防止了歧管部分66的向前位移。
供给歧管部分66的前表面还包括凸台或挡台89，其在两相对侧具有平面91。隔块30的后表面包括线性槽93(图3)，其沿径向延伸了一段距离并超过了凸台89的径向范围。当凸台89容纳在槽93中时，凸台89的侧平面91与槽的侧壁相接合。这就使得歧管部分能进行径向运动(这是现场装配和拆卸所需要的)，同时保持歧管部分66不发生绕转子的周向运动。
因此可以理解，通过轴向冷却管或通道56供应的冷却蒸气经入口72流入到歧管部分66的腔室中，从而可分别地通过出口80和78排出并输送到第一级和第二级动叶22和24中。为了给出口78和80提供均匀的流体分配，在腔室内的中心处设置了导向叶片96(图4)，用于将流体相等地分隔在歧管部分的相对侧上的出口78和80中。
现在参考图5到7，图中显示了以标号100表示的回流歧管部分，其用于使用过的冷却介质从第一级和第二级叶轮的动叶返回到轴向回流通道58中。因此回流歧管包括多个周向隔开的回流歧管部分100，其最好位于隔块30的前表面和第一级叶轮14的后表面之间。在图5中，所示的回流歧管部分100包括两个相对的半体。然而可以理解，与供给歧管部分一样，回流歧管部分100也可以作为一个整体构件而提供。参考图5，各歧管部分100包括径向的圆弧外边缘102和向内延伸的凸出部分104，边缘102和凸出部分104形成了腔室106(图7)。各凸出部分104具有沿轴向向后方向打开的出口108，用于使回流蒸气从歧管部分100经套筒110(图6)流到回流管或通道58中。
各回流歧管部分100的边缘102包括多个向后打开的入口112，以及多个向前打开的入口114。为了使来自第一级动叶22的用过的冷却介质与歧管部分100相连通，入口114经套筒116与从动叶22的燕尾中延伸出的管(未示出)相连。交叉管118与从第二级叶轮16的动叶24上向前突出的管119相连，以便将用过的冷却蒸气经入口112输送到腔室106中。如图7所示，交叉管118延伸到供给歧管部分66的凹腔88中。回流歧管部分的弧形径向外边缘102具有径向向外突出的肋120，其可容纳在沿隔块30的凸缘123的径向朝内的环形表面所形成的凹腔122中，从而限制了歧管部分的轴向运动。与供给歧管部分保持在隔块中类似，肋120与凹腔122的接合形成了保持系统的一部分，用于保持回流歧管部分100不发生实际轴向运动。保持系统还包括出口108和套筒110之间的连接，以及入口112和114之间的管状连接。另外，各歧管部分100的径向向内延伸的凸出部分104包括径向向内的凸缘124，其具有带轴向定向的表面126(图7)的台阶，用于与第一级叶轮14上的后表面部分或挡台128相接合。此接合还防止了歧管部分100向后的实际轴向运动。此外，凸起或挡台129(图5)从回流歧管部分100的后表面上突出并与隔块30的前表面接合，从而防止了歧管部分100的向前位移。
回流歧管部分100的后表面还包括在其两相对侧具有平面134的凸台132，这与供给歧管部分66的凸台89相似。隔块30的前表面包括线性槽136(图6)，其沿径向延伸了一段距离并超过了凸台132的径向范围。当凸台132容纳在槽136中时，凸台132的侧面134和槽的侧壁使得回流歧管部分100能进行径向运动(这是现场装配和拆卸所需要的)，同时保持歧管部分100不发生绕转子的周向运动。
供给和回流歧管部分在圆周上相互间错开。因此，相邻回流歧管部分100的翼或支脚103的连接与供给歧管部分66的凸出部分70轴向相对。四个内出口80在径向向内的位置处与相邻回流歧管部分的翼或支脚103轴向对齐。因此，来自供给歧管部分66的数对交叉管84在周向相邻的回流歧管部分100的翼或支脚103之下轴向延伸。回流歧管部分100还具有从凸出部分104的中心穿过的一对开口105。这些开口相对于腔室106关闭，并在周向相邻的供给歧管部分的端部处容纳有交叉管84。
回到图5，回流歧管部分100及径向向内的凸出部分104的弧形形状终止于出口108处，这在蒸气从入口112和114流到出口108处时通常会引起较高的压力损失。实际上，在出口108的附近会发生旋风效应。为了消除这些较高的压力损失，设置了多个导向叶片。例如，沿歧管部分100的前壁设置了一个中心导向叶片140(图5)，用于基本上防止来自歧管相对侧上的入口的流体混合。具有相互间成角度的部分的附加导向叶片142以最小的压力损失将回流蒸气引向导向叶片140各侧上的出口108。另外，在出口108中的90度角位置上设置了导向叶片144，其终止于未达到出口108的中心线的位置处。因此，可以基本上减小或消除在蒸气流入和流出回流歧管部分时会在蒸气中发生的旋风效应，从而使压力损失最小。
可以理解，各供给和回流歧管部分可以整体地铸成，或者由焊接在一起的部件形成，如图2和5所示。
虽然已经结合目前被视为最实用和最优选的实施例来介绍了本发明，但是可以理解，本发明并不限于所公开的实施例，相反，本发明覆盖了包括于所附权利要求的精神实质和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (10)

1.一种在具有轴向隔开的安装有动叶(22，24，26，28)的叶轮(14，16，18，20)和位于所述叶轮之间的隔块(30，32，34)的涡轮机转子(10)中用于冷却所述动叶的冷却系统，包括：
多个围绕并相邻于所述转子的边缘并相互间周向隔开的歧管部分(66，100)，各所述歧管部分与至少一个通道(56，58)相连通以使冷却介质流入或流出所述歧管部分，各所述歧管部分具有多个与至少一个所述涡轮机叶轮的涡轮机动叶的流动通道相连通的端口(78，80，112，114)；
保持系统，其由所述歧管部分携带并与所述隔块共同操作，以将所述歧管部分固定到所述隔块上并防止相对于所述转子的实际轴向运动，所述保持系统包括位于所述隔块上的凸缘(95，123)，并具有通常径向突出的肋(92，120)和凹腔(94，122)中的一个以及位于各所述歧管部分上的所述肋和所述凹腔中的另一个，所述肋(92，120)与所述凹腔相互接合，从而将所述歧管部分保持在所述隔块上并防止其发生实际轴向运动。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述凸缘(95，123)沿轴向方向突出并具有径向朝内的表面，所述表面带有所述肋和凹腔中的所述一个。
3.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述系统包括位于所述隔块和所述歧管部分中的一个上的槽(93，136)，以及位于所述隔块和所述歧管部分中的另一个上的挡台(89，132)，所述挡台与所述槽的壁相接合，从而防止所述歧管部分在周向方向上相对于所述转子的实际运动。
4.一种在具有轴向隔开的安装有动叶(22，24，26，28)的叶轮(14，16，18，20)和位于所述叶轮之间的隔块(30，32，34)的涡轮机转子中用于冷却所述动叶的冷却系统，包括：
多个围绕并相邻于所述转子的边缘并相互间周向隔开的歧管部分(66，100)，各所述歧管部分与至少一个通道(56，58)相连通以使冷却介质流入或流出所述歧管部分，各所述歧管部分具有多个与至少一个所述涡轮机叶轮的涡轮机动叶的流动通道相连通的端口(78，80，112，114)；
保持系统，其由所述歧管部分携带并与所述隔块共同操作，以将所述歧管部分固定到所述隔块上并防止相对于所述转子在周向方向上的实际运动，所述保持系统包括位于所述隔块和所述歧管部分中的一个上的槽(93，136)，以及位于所述隔块和所述歧管部分中的另一个上的挡台(89，132)，所述挡台与所述槽的壁相接合，从而防止所述歧管部分在周向方向上相对于所述转子的实际运动。
5.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，各所述槽(93，136)设置成可使所述歧管部分相对于所述隔块发生通常径向上的位移。
6.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统包括位于所述隔块上的凸缘(95，123)，其具有通常径向突出的肋(92，120)和凹腔(94，122)中的一个以及位于各所述歧管部分上的所述肋和所述凹腔中的另一个，所述肋与所述凹腔相互接合，从而将所述歧管部分固定在所述隔块上并防止其相对于所述转子发生实际轴向运动。
7.一种在具有轴向隔开的安装有动叶(22，24，26，28)的叶轮(14，16，18，20)和位于所述叶轮之间的隔块(30，32，34)的涡轮机转子(10)中用于冷却所述动叶的冷却系统，包括：
多个围绕并相邻于所述转子的边缘并相互间周向隔开的冷却介质供给通道(56)；
多个围绕并相邻于所述转子的边缘并相互间周向隔开的用过的冷却介质回流通道(58)；
多个围绕并相邻于所述转子的边缘并相互间周向隔开的供给歧管部分(66)，各所述供给歧管部分与至少一个所述供给通道相连通以便从所述供给通道中接收所述冷却介质，各所述供给歧管部分具有多个与所述供给歧管部分相连的出口(78，80)和用于所选轴向隔开的叶轮的涡轮机动叶的冷却介质入口；
多个围绕并相邻于所述转子的边缘并相互间周向隔开的回流歧管部分(100)，各所述回流歧管部分与至少一个所述回流通道相连通以便使用过的冷却介质从所述回流歧管部分流到所述回流通道中，各所述回流歧管部分具有多个与所述回流歧管部分相连的入口(112，114)和用于所选轴向隔开的叶轮的涡轮机动叶的用过的冷却介质的出口；和
位于各所述供给歧管部分内的至少一个导向叶片(96)，用于将所述冷却介质基本上均匀地分配给所述出口。
8.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统包括：用于各所述供给歧管部分的所述多个出口(80)中的第一组，可将所述冷却介质供应给位于一个所述叶轮(14)上的一组动叶；用于各所述供给歧管部分的所述多个出口(78)中的第二组，可将所述冷却介质供应给位于另一所述叶轮(16)上的另一组动叶。
9.一种在具有轴向隔开的安装有动叶(22，24，26，28)的叶轮(14，16，18，20)和位于所述叶轮之间的隔块(30，32，34)的涡轮机转子(10)中用于冷却所述动叶的冷却系统，包括：
多个围绕并相邻于所述转子的边缘并相互间周向隔开的冷却介质供给通道(56)；
多个围绕并相邻于所述转子的边缘并相互间周向隔开的用过的冷却介质回流通道(58)；
多个围绕并相邻于所述转子的边缘并相互间周向隔开的供给歧管部分(66)，各所述供给歧管部分与至少一个所述供给通道相连通以便从所述供给通道中接收所述冷却介质，各所述供给歧管部分具有多个与所述供给歧管部分相连的出口(78，80)和用于所选轴向隔开的叶轮的涡轮机动叶的冷却介质入口；
多个围绕并相邻于所述转子的边缘并相互间周向隔开的回流歧管部分(100)，各所述回流歧管部分与至少一个所述回流通道相连通以便使用过的冷却介质从所述回流歧管部分流到所述回流通道中，各所述回流歧管部分具有多个与所述回流歧管部分相连的入口(112，114)和用于所选轴向隔开的叶轮的涡轮机动叶的用过的冷却介质的出口；和
位于各所述回流歧管部分内的多个导向叶片(140，142，144)，用于将从多个所述入口中接收到的所述用过的冷却介质引导到所述回流通道中，从而消除所述回流歧管内的压力损失。
10.根据权利要求9所述的冷却系统，其特征在于，所述冷却系统包括：用于各所述供给歧管部分的所述多个入口(80)中的第一组，可将所述冷却介质供应给位于一个所述所选叶轮上的一组动叶；用于各所述供给歧管部分的所述多个出口(78)中的第二组，可将所述冷却介质供应给位于另一所述叶轮上的另一组动叶。
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RU (1) RU2303138C2 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1302201C (zh) * 2003-07-16 2007-02-28 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种重型燃气轮机
CN101886552A (zh) * 2009-05-15 2010-11-17 通用电气公司 用于旋转构件的联接装置
CN102282338A (zh) * 2009-01-16 2011-12-14 株式会社东芝 汽轮机
CN111894734A (zh) * 2020-08-12 2020-11-06 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 一种中小燃气轮机的透平机及工作方法
CN113882954A (zh) * 2021-09-17 2022-01-04 北京动力机械研究所 一种低流阻分流装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7344354B2 (en) * 2005-09-08 2008-03-18 General Electric Company Methods and apparatus for operating gas turbine engines
FR2931873B1 (fr) * 2008-05-29 2010-08-20 Snecma Ensemble d'un disque de turbine d'un moteur a turbine a gaz et d'un tourillon support de palier,circuit de refroidissement d'un disque de turbine d'un tel ensemble.
US8061971B2 (en) * 2008-09-12 2011-11-22 General Electric Company Apparatus and method for cooling a turbine
DK2552788T3 (en) 2010-03-26 2015-11-16 Philip Morris Products Sa Væskedispensersystem for use in the formation of a tobacco product in the pouch.
RU2539404C2 (ru) * 2010-11-29 2015-01-20 Альстом Текнолоджи Лтд Осевая газовая турбина
EP2508713A1 (en) 2011-04-04 2012-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Gas turbine comprising a heat shield and method of operation
US10378379B2 (en) 2015-08-27 2019-08-13 General Electric Company Gas turbine engine cooling air manifolds with spoolies
KR101663306B1 (ko) * 2015-10-02 2016-10-06 두산중공업 주식회사 가스터빈 디스크
US10443620B2 (en) * 2018-01-02 2019-10-15 General Electric Company Heat dissipation system for electric aircraft engine

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4118136A (en) * 1977-06-03 1978-10-03 General Electric Company Apparatus for attaching tubing to a rotating disk
CA2070511C (en) * 1991-07-22 2001-08-21 Steven Milo Toborg Turbine nozzle support
US5232335A (en) * 1991-10-30 1993-08-03 General Electric Company Interstage thermal shield retention system
US5472313A (en) * 1991-10-30 1995-12-05 General Electric Company Turbine disk cooling system
US5322335A (en) * 1993-08-30 1994-06-21 Penda Corporation Automotive floor liner
US5593274A (en) 1995-03-31 1997-01-14 General Electric Co. Closed or open circuit cooling of turbine rotor components
US6053701A (en) * 1997-01-23 2000-04-25 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Gas turbine rotor for steam cooling
US6185924B1 (en) * 1997-10-17 2001-02-13 Hitachi, Ltd. Gas turbine with turbine blade cooling
JPH11153301A (ja) * 1997-11-25 1999-06-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 脱気器スプレイノズル
US6053697A (en) * 1998-06-26 2000-04-25 General Electric Company Trilobe mounting with anti-rotation apparatus for an air duct in a gas turbine rotor
US6477773B1 (en) * 1999-11-17 2002-11-12 General Electric Company Methods for disassembling, replacing and assembling parts of a steam cooling system for a gas turbine

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1302201C (zh) * 2003-07-16 2007-02-28 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种重型燃气轮机
CN102282338A (zh) * 2009-01-16 2011-12-14 株式会社东芝 汽轮机
CN102282338B (zh) * 2009-01-16 2014-07-23 株式会社东芝 汽轮机
US8979480B2 (en) 2009-01-16 2015-03-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Steam turbine
CN101886552A (zh) * 2009-05-15 2010-11-17 通用电气公司 用于旋转构件的联接装置
CN111894734A (zh) * 2020-08-12 2020-11-06 哈电发电设备国家工程研究中心有限公司 一种中小燃气轮机的透平机及工作方法
CN113882954A (zh) * 2021-09-17 2022-01-04 北京动力机械研究所 一种低流阻分流装置

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KR20030036049A (ko) 2003-05-09

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