CN208040463U - 箱式防护罩中的密封加压 - Google Patents

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Abstract

一种防护罩区段从燃气涡轮的气体流动路径径向向外布置。所述防护罩区段包括主体，所述主体具有限定用于接收空气供应的内部凹穴的壁。多个加压孔隙穿过所述壁中的一个而形成以将所述主体的内部凹穴流体连接到所述主体的周围区域。密封狭槽段在从所述加压孔隙径向向内的位置处形成于所述壁中以接收用以将所述防护罩区段连接到邻近防护罩区段的密封件。所述加压孔隙被布置成使得所述空气供应的部分被配置成通过所述加压孔隙和所述密封狭槽段作为泄漏物进入所述气体流动路径中，由此减少流体从所述气体流动路径到所述防护罩区段的所述内部凹穴中的注入。

Description

箱式防护罩中的密封加压
技术领域
本实用新型大体上涉及燃气涡轮，且更确切地说，涉及燃气涡轮的部件(例如，涡轮防护罩区段)之间的密封。
背景技术
在燃气涡轮中，燃烧器将燃料或空气燃料混合物的化学能转化为热能。热能最终在排气通过涡轮时转化为机械能。气体推动一个或多个涡轮叶片使轴沿着系统的轴线旋转。轴可以连接到涡轮系统的各种部件，包括压缩机。压缩机还包括可以连接到轴的叶片。在轴旋转时，压缩机内的叶片也旋转，由此将来自进气口的空气通过压缩机压缩并使其进入燃料喷嘴和/或燃烧器。空气可以从压缩机排出以冷却涡轮的各种部件。举例来说，压缩机空气可以被排出以冷却涡轮防护罩。冷却空气还可以用来实现防护罩的各区段之间的加压密封。
实用新型内容
所公开技术的一个示范性而非限制性方面涉及一种用于涡轮机的防护罩区段，包括：主体，被配置成从所述涡轮机的气体流动路径径向向外定位，所述主体具有限定用于接收空气供应的内部凹穴的多个壁；至少一个加压孔隙，形成于所述多个壁中的至少一个壁中，所述至少一个加压孔隙将所述内部凹穴流体连接到所述主体的周围区域；以及至少一个密封狭槽段，在从所述至少一个加压孔隙径向向内的位置处形成于所述至少一个壁中，其中所述至少一个加压孔隙被布置成使得所述空气供应的部分被配置成通过所述加压孔隙和所述至少一个密封狭槽段作为泄漏物进入所述气体流动路径中，由此减少流体从所述气体流动路径到所述内部凹穴中的注入。
除了上述示范性而非限制性方面，本实用新型还提供包括以下技术方案的其他方面：
技术方案1：根据上述方面的防护罩区段，所述至少一个加压孔隙被配置成使得所述内部凹穴中的压力大于所述气体流动路径的邻近于所述主体的一部分中的压力，以促进所述泄漏物进入所述气体流动路径中。
技术方案2：根据技术方案1的防护罩区段，所述至少一个加压孔隙的大小影响所述空气供应经由所述至少一个密封狭槽段的流动。
技术方案3：根据技术方案2的防护罩区段，所述至少一个加压孔隙包括多个加压孔隙。
技术方案4：根据技术方案3的防护罩区段，进一步包括计量板，所述计量板定位于所述内部凹穴中且其中形成有多个计量孔。
技术方案5：根据技术方案4的防护罩区段，所述计量板被布置成使得所述空气供应流过所述计量孔以控制所述空气供应到所述多个加压孔隙的分配。
技术方案6：根据上述方面的防护罩区段，进一步包括至少一个冷却孔隙，所述至少一个冷却孔隙在从所述至少一个密封狭槽段径向向内的位置处形成于所述至少一个壁中。
技术方案7：根据上述方面的防护罩区段，所述主体的上游面被配置成连接到所述涡轮机的上游静态喷嘴。
技术方案8：根据技术方案7的防护罩区段，所述主体的所述上游面包括形成于其中的至少一个馈送孔以将所述空气供应提供到所述内部凹穴。
技术方案9：根据上述方面的防护罩区段，所述主体的下游面被配置成连接到所述涡轮机的下游静态喷嘴。
所公开技术的另一方面涉及一种用于涡轮机的防护罩总成，适于从所述涡轮机的气体流动路径径向向外定位，其包括具有第一主体的第一防护罩区段，所述第一主体包括：1)第一中空内部凹穴，用于接收第一空气供应，以及2)至少一个第一加压孔隙，形成于所述第一主体的至少一个壁中以将所述第一内部凹穴流体连接到所述第一主体的周围区域；第二防护罩区段，邻近于所述第一防护罩区段定位且在其间形成区段间(intersegment)腔体，所述第二防护罩区段具有第二主体，所述第二主体包括：1)第二中空内部凹穴，用于接收第二空气供应，以及2)至少一个第二加压孔隙，形成于所述第二主体的至少一个壁中以将所述第二内部凹穴流体连接到所述第二主体的周围区域；以及密封件，在从所述至少一个第一加压孔隙和所述至少一个第二加压孔隙径向向内的位置处定位在所述区段间腔体中，其中所述第一空气供应和所述第二空气供应分别经由所述至少一个第一加压孔隙和所述至少一个第二加压孔隙对所述密封件加压，使得所述第一空气供应和所述第二空气供应的部分被配置成流动经过所述密封件作为泄漏物进入所述气体流动路径中，由此减少流体从所述气体流动路径到所述第一内部凹穴和/或所述第二内部凹穴中的注入。
除了上述另一方面，本实用新型还提供包括如下技术方案的另外方面：
技术方案10：一种用于涡轮机、适于从所述涡轮机的气体流动路径径向向外定位的防护罩总成，所述防护罩总成包括：i)第一防护罩区段，具有第一主体，所述第一主体包括：第一中空内部凹穴，用于接收第一空气供应；以及至少一个第一加压孔隙，形成于所述第一主体的至少一个壁中以将所述第一内部凹穴流体连接到所述第一主体的周围区域；ii)第二防护罩区段，邻近于所述第一防护罩区段而定位且在其间形成区段间腔体；以及iii)密封件，在从所述至少一个第一加压孔隙径向向内的位置处定位于所述区段间腔体中，其中所述第一空气供应经由所述至少一个第一加压孔隙对所述密封件进行加压，使得所述第一空气供应的一部分被配置成流过所述密封件作为泄漏物进入所述气体流动路径中，由此减少流体从所述气体流动路径到所述第一内部凹穴中的注入。
技术方案11：根据技术方案10的防护罩总成，所述至少一个第一加压孔隙被配置成使得所述第一内部凹穴中的压力大于所述气体流动路径的邻近于所述第一主体的一部分中的压力，以促进所述泄漏物进入所述气体流动路径中。
技术方案12：根据技术方案11的防护罩总成，所述至少一个第一加压孔隙的大小影响所述第一空气供应经过所述密封件的流动。
技术方案13：根据技术方案12的防护罩总成，所述至少一个第一加压孔隙包括多个第一加压孔隙。
技术方案14：根据技术方案13的防护罩总成，进一步包括第一计量板，所述第一计量板定位于所述第一内部凹穴中且其中形成有多个第一计量孔。
技术方案15：根据技术方案14的防护罩总成，所述第一计量板被布置成使得所述第一空气供应流过所述第一计量孔以控制所述第一空气供应到所述多个第一加压孔隙的分配。
技术方案16：根据技术方案10的防护罩总成，所述第二防护罩区段具有第二主体，所述第二主体包括：第二中空内部凹穴，用于接收第二空气供应；以及至少一个第二加压孔隙，形成于所述第二主体的至少一个壁中以将所述第二内部凹穴流体连接到所述第二主体的周围区域。
技术方案17：根据技术方案16的防护罩总成，所述区段间腔体包括形成于所述第一主体中的第一密封狭槽段和形成于所述第二主体中的第二密封狭槽段，其中所述密封件的第一部分定位于所述第一密封狭槽段中，且所述密封件的第二部分定位于所述第二密封狭槽段中。
技术方案18：根据技术方案10的防护罩总成，进一步包括至少一个第一冷却孔隙，所述至少一个第一冷却孔隙在从所述密封件径向向内的位置处形成于所述第一主体的所述至少一个壁中。
所公开技术的又一方面涉及一种涡轮机，所述涡轮机包括压缩机段；燃烧器段；以及根据技术方案10的防护罩总成。
当结合附图时，本技术的其它方面、特征和优点将从下面的详细描述变得显而易见，附图是本实用新型的一部分并且以举例的方式图示本实用新型的原理。
附图说明
附图有利于理解本技术的各个实例。在这些图中：
图1是根据所公开技术的实例的燃气涡轮发动机的示意性表示，该燃气涡轮发动机包括燃烧器、燃料喷嘴、压缩机和涡轮；
图2是根据所公开技术的实例的燃气涡轮的一部分的侧视图，所述部分包括防护罩区段和沿着热气体路径的其它部件；
图3是根据所公开技术的实例的图2的防护罩区段的透视图；以及
图4是根据所公开的技术的实例的防护罩总成的部分横截面图。
具体实施方式
图1是例如燃气涡轮系统100的示例性涡轮机的示意图。系统100包括压缩机102、燃烧器104、涡轮106、轴108和燃料喷嘴110。在另一实例中，系统100可以包括多个压缩机102、燃烧器104、涡轮106、轴108和燃料喷嘴110。压缩机102与涡轮106通过轴108连接。轴108可以是单个轴或连接在一起以形成轴108的多个轴区段。
燃烧器104可以使用液体燃料和/或例如天然气或富氢合成气体等气体燃料来使发动机运行。举例来说，燃料喷嘴110与空气供应和燃料供应112流体连通。燃料喷嘴110形成空气燃料混合物，且将空气燃料混合物排放到燃烧器104中，由此引起燃烧加热加压气体。燃烧器104将热加压排气经由过渡连接件引导到涡轮喷嘴(或“一级喷嘴”)中且接着引导到涡轮动叶中，从而使得涡轮106旋转。涡轮106的旋转使得轴108旋转，由此在空气流动到压缩机102中时压缩空气。涡轮部件或零件通过密封件或密封总成接合，密封件或密封总成被配置成允许在防止气体泄漏时的零件的热膨胀和相对移动。具体来说，减少压缩气体流在涡轮部件之间的泄漏增大沿着期望路径的热气体流动，从而使得能够从热气体提取更多功，导致改进涡轮效率。下文参考图2至图4详细地论述用于放置在涡轮零件之间的密封件和密封总成。
图2是燃气涡轮200的一部分的侧视图，示出沿着热气体路径202或热气体流的部件。燃气涡轮200包括喷嘴204(上游静态喷嘴)、动叶206(也称为“叶片”或“轮叶”)、喷嘴208(下游静态喷嘴)和防护罩区段300(连接到涡轮壳层214)，其中热气体202流过轮叶或翼面形喷嘴和动叶以使得转子绕轴线212旋转。如所描绘，动叶206和防护罩区段300为两个定子之间的转子总成的部分，其中定子总成包括喷嘴204和208。喷嘴204和动叶206描述为一级部件，而喷嘴208为涡轮200的二级部件。
转到图3，示出防护罩区段300。防护罩区段300大体为箱形，且包括主体310。主体300包括上游侧312和下游侧314。防护罩区段300可以由任何合适材料(例如不锈钢)构造而成，如所属领域的技术人员将认识到的。
防护罩区段300的上游侧312包括上游静态界面结构332和上游涡轮壳层界面结构322。上游静态界面结构332被配置成将防护罩区段300连接到上游静态喷嘴204，而上游涡轮壳层界面结构322被配置成将防护罩区段300连接到涡轮壳层214的上游部分。然而，如所属领域的技术人员将认识到，燃气涡轮可以具有不同布置。
防护罩区段300的下游侧314包括下游静态界面结构334和下游涡轮壳层界面结构324。下游静态界面结构334被配置成将防护罩区段连接到下游静态喷嘴208，而下游涡轮壳层界面结构324被配置成将防护罩区段300连接到涡轮壳层的下游部分。
防护罩区段300从热气体路径202径向向外定位，如图2所示。多个防护罩区段在涡轮的周向方向上一个邻近另一个地定位，以形成围绕热气体路径的环形防护罩结构。即，图3中所示的侧壁316被配置成邻近于涡轮周向方向上的邻近防护罩区段的侧壁而定位。防护罩区段300的相对侧还包括侧壁316，且被配置成邻近于涡轮周向方向上的邻近防护罩区段的侧壁而定位。
如图3中所示，密封狭槽可以包括形成于侧壁316中的多个密封狭槽段340、341、342、343。所属领域的技术人员将认识到，密封狭槽可以具有不同配置。如图3中所示，密封狭槽可以包括底部段340，分别邻近主体310的上游侧312与下游侧314而延伸的相对侧段341、342，以及在侧段之间延伸的对角段343。
转到图4，防护罩总成500包括通过密封件400连接的邻近防护罩区段300。密封件400可以由任何合适材料(例如，不锈钢)构造而成，如所属领域的技术人员将认识到的。区段间腔体402形成于防护罩区段300之间，且包括形成于每一防护罩区段中的密封狭槽段340、341、342、343。
返回到图3，防护罩区段300的主体310具有形成于其中的内部凹穴318。上游侧312包括馈送孔(feed hole)315，馈送孔流体连接到内部凹穴以将空气供应提供到内部凹穴。所属领域的技术人员将认识到，可以提供多于一个馈送孔。提供到内部凹穴的空气可以是从压缩机排出的空气，作为循环空气用来冷却各种涡轮部件和/或密封热气体路径。
如可以在图3中看出，多个加压孔隙350在从密封狭槽的底部段340径向向外的位置处形成而穿过侧壁316。所属领域的技术人员将认识到，加压孔隙可以形成为圆孔、狭槽或任何其它合适的配置。加压孔隙350与内部凹穴318流体连通。还应注意，多个冷却孔隙360在从密封狭槽340的底部段径向向内的位置处形成而穿过侧壁316。冷却孔隙360也与内部凹穴318流体连通，且被配置成使冷却空气通过防护罩区段以冷却该区段。
转到图4，提供到内部凹穴318的空气供应流过加压孔隙350，且进入区段间腔体402以对密封件400进行加压。计量板340跨越内部凹穴318而延伸，且包括多个计量孔382，使得空气供应在到达加压孔隙之前先流过计量孔。计量板340被配置成将空气供应较均匀地分配到加压孔隙350。
参考图4，来自周围涡轮部件的残余冷却流372倾向于在区段间腔体402中径向向内流动。可以通过改变加压孔隙350来调整内部凹穴中的压力P1。即，可以调整加压孔隙350的大小和/或数目以按需要计量加压流374，由此控制压力P2。需要压力P2大于气体流动路径中的压力P3，以使得加压流374退出防护罩区段300且朝向密封件400流动。
在P2大于P3时，加压流374将流过密封狭槽的底部段340，且退出区段间腔体402并作为泄漏物375进入气体路径流动。这一布置是合乎需要的，因为其防止流体从气体流动路径注入到防护罩区段300的内部凹穴318中。
应注意，每一防护罩区段300基本上是独立的(self-contained)，因为空气不从一个防护罩区段流动到另一防护罩区段。通过这一布置，一个防护罩区段中的泄漏问题将不一定会影响其它防护罩区段。
虽然已结合本实用新型中认为是最具实用性和优选的实例描述本实用新型，但应了解，本实用新型不限于所公开的实例，而是相反地，打算涵盖所附权利要求书的精神和范围内所包括的各种变型和等效布置。

Claims (20)

1.一种用于涡轮机的防护罩区段，所述防护罩区段包括：
主体，被配置成从所述涡轮机的气体流动路径径向向外定位，所述主体具有限定用于接收空气供应的内部凹穴的多个壁；
至少一个加压孔隙，形成于所述多个壁中的至少一个壁中，所述至少一个加压孔隙将所述内部凹穴流体连接到所述主体的周围区域；以及
至少一个密封狭槽段，在从所述至少一个加压孔隙径向向内的位置处形成于所述至少一个壁中，
其中所述至少一个加压孔隙被布置成使得所述空气供应的部分被配置成通过所述加压孔隙和所述至少一个密封狭槽段作为泄漏物进入所述气体流动路径中，由此减少流体从所述气体流动路径到所述内部凹穴中的注入。
2.根据权利要求1所述的防护罩区段，其特征在于：所述至少一个加压孔隙被配置成使得所述内部凹穴中的压力大于所述气体流动路径的邻近于所述主体的一部分中的压力，以促进所述泄漏物进入所述气体流动路径中。
3.根据权利要求2所述的防护罩区段，其特征在于：所述至少一个加压孔隙的大小影响所述空气供应经由所述至少一个密封狭槽段的流动。
4.根据权利要求3所述的防护罩区段，其特征在于：所述至少一个加压孔隙包括多个加压孔隙。
5.根据权利要求4所述的防护罩区段，其特征在于：进一步包括计量板，所述计量板定位于所述内部凹穴中且其中形成有多个计量孔。
6.根据权利要求5所述的防护罩区段，其特征在于：所述计量板被布置成使得所述空气供应流过所述计量孔以控制所述空气供应到所述多个加压孔隙的分配。
7.根据权利要求1所述的防护罩区段，其特征在于：进一步包括至少一个冷却孔隙，所述至少一个冷却孔隙在从所述至少一个密封狭槽段径向向内的位置处形成于所述至少一个壁中。
8.根据权利要求1所述的防护罩区段，其特征在于：所述主体的上游面被配置成连接到所述涡轮机的上游静态喷嘴。
9.根据权利要求8所述的防护罩区段，其特征在于：所述主体的所述上游面包括形成于其中的至少一个馈送孔以将所述空气供应提供到所述内部凹穴。
10.根据权利要求1所述的防护罩区段，其特征在于：所述主体的下游面被配置成连接到所述涡轮机的下游静态喷嘴。
11.一种用于涡轮机、适于从所述涡轮机的气体流动路径径向向外定位的防护罩总成，所述防护罩总成包括：
第一防护罩区段，具有第一主体，所述第一主体包括：
第一中空内部凹穴，用于接收第一空气供应；以及
至少一个第一加压孔隙，形成于所述第一主体的至少一个壁中以将所述第一中空内部凹穴流体连接到所述第一主体的周围区域；
第二防护罩区段，邻近于所述第一防护罩区段而定位且在其间形成区段间腔体；以及
密封件，在从所述至少一个第一加压孔隙径向向内的位置处定位于所述区段间腔体中，
其中所述第一空气供应经由所述至少一个第一加压孔隙对所述密封件进行加压，使得所述第一空气供应的一部分被配置成流过所述密封件作为泄漏物进入所述气体流动路径中，由此减少流体从所述气体流动路径到所述第一中空内部凹穴中的注入。
12.根据权利要求11所述的防护罩总成，其特征在于：所述至少一个第一加压孔隙被配置成使得所述第一中空内部凹穴中的压力大于所述气体流动路径的邻近于所述第一主体的一部分中的压力，以促进所述泄漏物进入所述气体流动路径中。
13.根据权利要求12所述的防护罩总成，其特征在于：所述至少一个第一加压孔隙的大小影响所述第一空气供应经过所述密封件的流动。
14.根据权利要求13所述的防护罩总成，其特征在于：所述至少一个第一加压孔隙包括多个第一加压孔隙。
15.根据权利要求14所述的防护罩总成，其特征在于：进一步包括第一计量板，所述第一计量板定位于所述第一中空内部凹穴中且其中形成有多个第一计量孔。
16.根据权利要求15所述的防护罩总成，其特征在于：所述第一计量板被布置成使得所述第一空气供应流过所述第一计量孔以控制所述第一空气供应到所述多个第一加压孔隙的分配。
17.根据权利要求11所述的防护罩总成，其特征在于：所述第二防护罩区段具有第二主体，所述第二主体包括：
第二中空内部凹穴，用于接收第二空气供应；以及
至少一个第二加压孔隙，形成于所述第二主体的至少一个壁中以将所述第二中空内部凹穴流体连接到所述第二主体的周围区域。
18.根据权利要求17所述的防护罩总成，其特征在于：所述区段间腔体包括形成于所述第一主体中的第一密封狭槽段和形成于所述第二主体中的第二密封狭槽段，其中所述密封件的第一部分定位于所述第一密封狭槽段中，且所述密封件的第二部分定位于所述第二密封狭槽段中。
19.根据权利要求11所述的防护罩总成，其特征在于：进一步包括至少一个第一冷却孔隙，所述至少一个第一冷却孔隙在从所述密封件径向向内的位置处形成于所述第一主体的所述至少一个壁中。
20.一种涡轮机，包括：
压缩机段；
燃烧器段；以及
根据权利要求11所述的防护罩总成。
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