TW555930B - Device for controlling the cooling flows of gas turbines - Google Patents

Description

555930

本發明係有關於一種用 置。 以控制燃氣渦輪機之冷卻流的裝 ’燃氣渦輪機包括-壓縮機，空氣係從外部環 境送入該壓縮機，以便壓縮空氣。 …有壓力之工虱通過進入一系列之燃燒室，該燃燒室終 ;噴嘴中1噴射裔將燃料送入各燃燒室中與空氣 混合，形成-可燃空氣混合物，以便加以燃燒。 該渦輪機將在上述燃燒室中燃燒之氣體㈣轉換成為一 使用者能夠利用的機械能。 本發明尤其係有關於該燃氣渴輪機之出口區域。 藉著說明由本發明所解決之技術問題，應注意到的是， 持續试圖增加燃氣渦輪機之效率係受到渦輪引擎内部所有 氣流進行最佳化需求的限制。 尤其疋，因為在熱力學循環方面，壓縮空氣會產生可觀 的消耗’故必須儘可能利用以壓縮狀態供應之空氣，作為 燃燒之用’而不是作為冷卻或限制之功能，在最嚴重的熱 區域中另外需要該冷卻與限制功能。 本文中所提出之問題係為··因此，正確計量不同區域中 之空氣必須考慮到所需要的空氣量係可依照操作狀況、該 渦輪機之磨損或腐蝕年限與程度、其組件以及該組件在瞬 間的尺寸變化而改變。 事實上，如果空氣流不足，在最佳狀況下，其結果會顯 著降低組件之壽命，並且可能發生葉片損壞與著火。 在此附帶提出的是，對使用者而言，這些因素可能具有 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 裝 訂

555930 A7 B7

五、發明説明（2 ) 導致成本增加之一負面影響。 為了更完整地理解本發明所涉及之技術問題，首先必須 參考圖1到圖3，其分別顯示：依照習知技藝之一燃器渦輪 機的一橫剖面圖，該燃氣渦輪機整體以參考數字2〇表示； 該燃氣渦輪機20之壓縮機21出口區域的一放大圖；以及用 以控制燃氣渦輪機20之冷卻流的習用解決方法，該方法在 該内桶23之主體5〇中考慮固定的鑽孔22。 更為詳細地說，圖i顯示一燃氣渦輪機2〇，其設有一壓 縮機21 , —内桶23以及一負載軸承承塊24係與該壓縮機結 合。圖1亦在其他物件之間顯示該渦輪機20之轉子25與26。 更為詳細檢視圖2，其能夠看到外罩27與葉片28、該壓 縮機21之成形零件、該壓縮機21之出口昇壓器29、該負載 軸承承塊24之通風出口 33以及該内桶23之空氣封口 ”與^ 。圖2亦顯示轉子32之一部分。 現行所使用之解決方法，以正確計量預計作為冷卻與密 封之用的空氣流，該方法係在於：位於該供應管/導管上之 孔的特殊定義、以及判定轉動構件之間的空隙與形成於補 給啟動器組件中的曲折程度。 因此，從一設計之觀點而言，孔與曲折（參看圖3 )係互 相依賴，並在原型之完成期間加以精確地決定，以至於能 夠安全地處理設計中的極限狀況與誤差。 如此表示這些調整與公差因而係藉由製造者在組裝期間 加以界定。 然而，由於使用者方面對增加機器之效率有所要求導 -5-

555930 五、發明説明（4 自玎且能夠長期重複使用。 本發明之另一最終目的係在於提供一種裝置，用以控制 燃氣屑輪機之冷卻流，從成本觀點而言，該裝置係有所助 益。 最後（但並非最不重要），本發明之目的係在於提供一種 裝置’用以控制燃氣渦輪機之冷卻流，該裝置大致上係為 安全與可靠之裝置。 4二與其他的目的係藉由一種用以控制燃氣渦輪機之冷 卻流的裝置加以達成，其中上述燃氣满輪機係設有一壓縮 機，一内桶以及一負載軸承承塊係與該人， 考慮複數個可更換喷嘴之佈置，該喷嘴具有 内部鑽孔’並能夠安置於適當的孔内，該孔係形成於上述 内桶大致上為圓筒的主體之中，以藉著選擇其他具有適當 直徑之一内孔的喷嘴，並以該喷嘴更換至少些許之上述喷 嘴，容許改變進入上述内桶之空氣流。 依照本發明之一較佳具體實施例，各上述之噴嘴具有一 螺紋段，其能夠與位於一孔中之一對應内部螺紋段喃合， 該孔係形成於上述的内桶之中。 一依照本發明之另-較佳具體實施例，各可更換嗔嘴具有 一圓筒段，其直徑小於該螺紋段之直捏， m 二並具有一對切口 ’用以與一磁性頭板手嚙合。 依照本發明之另一較佳具體實施例，該噴 管以及一磁性頭板手插入，該導管係插入—、 ，該孔係位於上述壓縮機之外罩中。 〜孔之内側 裝 訂 555930

發明説明 更具體而言，該導管具有一螺紋軸環，以容許與位於該 壓縮機之外罩中的對應孔嚙合。 藉著/月動導官’直到上述帶有螺紋軸環在機器内部之尾 端接觸上述内桶為止，將該軸環旋入該壓縮機外罩的對應 螺紋，將該導管插入壓縮機外罩的孔中，以便形成一束制 與導引通道，欲旋入該内桶主體之喷嘴能夠由該通道内部 〇 依知本發明之另-較佳具體實施例，在上述燃氣渦輪機 之操作期間，位於壓縮機外罩中之孔係利用皮帶或是其他 類似的閉合裝置，在移除導管以後插入定位加以關閉。 此外’事實上為了將該噴嘴固定在操作位置，本發明係 關進^考慮使用一凹口衝擊器（dimpling punch),其係藉 著利用該導管作為衝擊點之一導件。 本發月之進-步的特徵係界定於本專利中請案所附的申 凊專利範圍之中。 …本發明之進-步的目的與優點，以及其構造與功能特徵 將藉由檢視以下說明以及其所附圖式而清楚地呈現，該戈 明與圖示僅作為一非限制範例之用，其中： ° 圖1顯不根據習知技藝之一燃氣滿輪機的_橫剖面圖 -圖2顯示㈣gn之該燃氣调輪機的壓縮機出口區域放 大的一橫剖面圖； 圖3顯不用以控制燃氣渦輪機之冷卻流的習用解決方 法，該方法考慮位於該内桶中的固定錢孔； -8 · ¥紙張尺度適用中國國家榡準(CNS) Α4規^----— 555930 A7

一圖4顯示根據本發明， ^ ^ ^ 用以控制燃氣渦輪機之冷卻流 的該裝置之-噴嘴成形零件的部分剖面圖； -圖5顯示-根據圖4之該嘴嘴的—俯視平面圖；

一圖6顯示根據本發明，A 月在一第一組裝狀態期間，用以 控制燃氣滿輪機之冷卻流的該梦 』&衷置的部分剖面圖；及 —圖7顯示根據本發明，力 在操作組裝狀態中，用以控制 燃氣渦輪機之冷卻流的該裝置的邹分剖面圖。 首先特別參考圖6與圖7，根據本發明，用以控制燃氣渦 輪機之冷卻流的該裝置係整體以參考數字ig加以表示。 該裝置H)包括複數個可更換之嘴嘴u，其能夠安置於適 當的孔14中，該孔係形成於内桶23之主體5〇中。 參考圖4與圖5，該嘴嘴u具有一螺紋段12，其能夠與位 於孔14中之一對應内部螺紋段13嚙合。 α玄噴麵1 1 一具有一圓筒段16，其直徑小於該螺紋段12以 及最内部平滑段14之直徑，並具有一對切口 15，用以與一 磁性頭板手。齒合。 本發明亦考慮使用藉著一導管17與磁性頭板手所形成之 一特殊工具。 亦考慮使用一凹口衝擊器。 該導管17亦具有一螺紋軸環18，容許其與位於該壓縮機 21之外罩27中的一對應孔19嚙合。 因此該孔19具有一内部螺紋段40。 至於以上之說明，必須在該燃氣渦輪機2〇上實行之切削 操作係為該壓縮機21之外罩27的鑽孔與切刻螺紋，以及該 -9 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21Gχ 297公爱) " -- 裝 訂

線 555930 A7 ____ B7 五、發明説明（一T~) 内桶23之鑽孔與切刻螺紋。 一旦界定了進入該内桶23之空氣的標稱正確值所需之可 使用區域，此區域即被分割具有適當直徑之戴面之適當數 目之噴嘴11，該噴嘴旋緊到該内桶23之圓筒主體5〇上徑向 具適當螺紋鑽孔14的内部。 與這些鑽孔14相對，一對應數目之螺紋徑向鑽孔係形成 於該壓縮機21的外罩27之中，其具有提供從外部通到該可 更換噴嘴11之功能。 在該燃氣渦輪機20的操作期間，這些孔19係藉著皮帶41 以及其他類似的閉合裝置加以關閉。 該可更換噴嘴11明顯具有適當直徑之内部鑽孔51 ^ 事實上該可更換噴嘴1丨係以整組或整套之形式加以設置 ，該噴嘴具有不同直徑之内部鑽孔51，其平均值符合標稱 最佳設計直徑。 一旦藉著使用此最初預計之直徑啟動燃氣渦輪機20，接 著基於機器設備所提供之讀數，選擇最為適當的直徑。 如先前所述，用以安置該可更換噴嘴之特別工具係由一 導管17以及一可插入板手所構成，該板手設有一特別的磁 性十字頭。 該導管17具有兩個尾端，其設有一平坦切口，該切口垂 直於軸線，且在一尾端具有一螺紋軸環18 ,其螺紋類似於 孔19，用以通到該壓縮機21之外罩27。 從操作之觀點而言，該導管17係藉著滑動插入該外罩27 之孔19直到其具有螺紋之軸環18旋入該外罩27之對應螺 I___-10- 本紙張尺度適财㈣轉準(CNS) Α4規^^ --- 系文為止。 此操作將該機器内部之尾端與内桶23接觸，以形成一束 制與導引通道，旋入該内桶23之本體50的噴嘴丨丨能夠由該 通道内部通過。 因此，插入磁性頭板手之後，便能夠移除與插入該噴嘴 11。 一旦完成更換之操作，該可更換喷嘴丨丨必須藉著凹口加 以固定，其利用特殊工具之管子（亦即導管17)作為衝擊點 之一導件。 完成此操作之後，接著係旋出該導管17，並藉著該内部 螺紋40 ’將旋塞41插入孔19之内側加以代替。 該板手具有一磁性頭，以便能夠以任何傾斜之角度輕鬆 地工作〇 干理上與貫驗上之結果令人滿意，顯示該系統能夠用於 廣泛使用之燃氣渦輪機上。 因此，所提出之解決方法旨在能夠改變進入該内桶23之 空氣流，而無須更換内桶，或是在任何狀況_，無須拆解 該渦輪機引擎之任何重要組件，而僅藉著使用一特別工具（ 亦即該導管17)經由孔19通到該可更換喷嘴„即可，該孔通 常係關閉。 如此係以便容許進行調整，該調整係為自訂且能夠長期 重複使用，其僅藉著停止該機器2〇 ,並更換適當校準的噴 嘴11加以進行。 從特定的說明，該形成本發明之目的，用以控制燃氣渦 -11 - 555930 A7

.............以及其優點係清楚地顯現。 此處增加以下之备故4糾&立a 、•& 卜<豉終注解與思見，以便更精確與 界定以上之優點。 肖連的 由於本發明之說明，其能夠僅藉著使用一特殊工具，鲈 由孔19獲得通到可更換喷嘴u之通道，改變進人該’内桶二 之空氣流’該孔通常係關閉。 此特性容許進行調整，該調整係為自訂且能夠長期重複 使用’其僅藉著停止機器，纟更換適當校準之噴嘴加以進 行0 明顯的是，根據本發明，可以對該用以控制燃氣渦輪機 之冷卻流的裝置進行不同的改變，而不脫離本發明所說明 之新特性。 最後，明顯的是，在本發明之實際具體實施例中，依照 需求，詳細顯示之材料、形式與尺寸可為任何種類；且從 技術觀點而言，能夠以其他同等物加以取代。 本發明之範疇係由所附之申請專利範圍所界定。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐) 555930 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 元件標號對照表 1 0 :裝置 1 1 :喷嘴 12 :螺紋段

13 :螺紋段 1 4 :子L 1 5 ··切口 1 6 :圓筒段 1 7 :導管 1 8 :螺紋軸環

1 9 ： iL 2 0 :燃氣渦輪機 21 :壓縮機 22 :鑽孔 2 3 :内桶 2 4 :負載軸承承塊 25 :轉子 26 :轉子 2 7 :外罩 28 :葉片 29 :出口昇壓器 3 0 :空氣封口 3 1 :空氣封口 32 :轉子 -13-本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 555930 A7 B7 五、發明説明（11 ) 3 3 :通風出口 4 0 :内部螺紋 4 1 :旋塞/皮帶 50 :本體 5 1 :内部鑽孔 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 55593Q 第090123013號專利申請案 ^文申請專利範S替^年12月\^ 一- __ ; 申請專利範圍 L 一種控制燃氣_(2〇)冷卻流之裝置⑽，其中_ 滿輪機（20)設有-壓縮機（21), 一内桶⑽及_負載轴承 承塊_與該壓縮機結合，其中考慮複數個可更換噴 嘴（11)之佈置，該噴嘴具有不同直徑之一内部鑽孔⑼，、 並能夠S置於適當的孔（14)中，f亥孔係形成於上述内桶 (23)之大致上為圓筒狀的主體（5〇)中，藉著選擇至少一此 前述喷嘴（η)並以其他具有適當直徑之一内部鑽孔（51) 的喷嘴（11)取代，以容許進入該内桶（23)空氣流之變動。 2·如申請專利範圍第丨項之裝置（1〇)，其中各該噴嘴⑴）具 有-螺紋段（12)，其能夠與一存在於對應孔（14)中之内部 =紋段（13)喃合，該孔係形成於上述内桶（23)之本體⑽ 3.如申請專利範圍第2項之裝置⑽，其中各該可更換喷嘴 (11)具有-圓筒段(16)，其直徑小於上述螺紋段⑽之直 徑。 4·如申請專利範圍第2或3項之裝置⑽，其中各該可更換 嗔嘴（11)具有-對切口（15)，用以與一磁性頭板手σ齒合。 5·如申請專利範圍第丨項之裝置〇〇)，其中該噴嘴⑴）係藉 著一導管（17)以及一磁性頭板手加以插入，該上述導管 (17)係插入一對應孔（19),該孔係形成於上述壓縮機（21) 之外罩（27)中。 6·如申請專利範圍第5項之裝置（1〇)，其中該導管（17)具有 -螺紋轴環（18)，其容許與_對應孔（19)喃合，該孔係存 在於上述壓縮機（21)之外罩（27)中。 本纸張尺度適财® g家標準公爱) 555930

   7 ·如申請專利範圍第5 .或6項之裝置（10)，其中該導管（π)係 藉著滑動插入外罩（27)之孔（19)，直到其螺紋軸環（18)係 旋入該外罩（27)之對應螺紋，使機器内部尾端接觸該内 桶（23)為止，以便形成一限制與導引通道，上述旋入該 内桶（23)之本體中的喷嘴（11)能夠由該通道内部通過。 8·如申請專利範圍第5或6項之裝置（1〇),其中在該燃氣渦 輪機（20)操作期間，上述之孔（19)係藉著皮帶（41)或其他 類似物加以關閉，該皮帶或類似物係在移除上述導管 (17)之後插入定位。 9·如申請專利範圍第1、2或3項之裝置（1〇),其中為了將 上述噴嘴（11)固定於操作位置，其進一步使用一凹口衝 擊器，其使用方式係藉利用該導管（17)做為一衝擊器點 之導件。 -2-

   本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(21〇 X 297公爱)