[发明专利]用于在燃气轮机中减少二次空气流的装置和系统

说明书

技术领域

本文所公开的主题涉及燃气轮机，并且更具体地涉及燃气轮机中的级间密封件。

背景技术

涡轮构件通常直接暴露于高温气体，且因此需要冷却来满足其使用寿命。例如，一部分压缩机排出空气从燃烧过程转向，用于冷却涡轮的转子构件。

涡轮的轮叶、叶片和导叶(vane)通常包括位于其中的内部冷却通道，这些通道在工作期间接收压缩机的排出空气或其它冷却气体来用于对其进行冷却。此外，支承轮叶的涡轮转子盘经受相当大的热负载，且因此也需要受到冷却来延长其寿命。

涡轮的主流动通路设计成用以在燃烧气体流过涡轮时对其进行限制。涡轮转子的结构构件必须提供有独立于主气流的冷却空气，以防止在工作期间将热燃烧气体摄入其中，且必须受到保护以免直接暴露于热流路气体。

这种限制由定位在旋转的涡轮轮叶之间的旋转密封件来实现，以防止热空气或气体摄入或回流至涡轮转子结构的内部。这些旋转密封件不足以完全保护内部构件如转子结构、转子和转子盘，同时需要另外使用吹扫冷却空气流进入和经过转子腔。此类用以保护内部构件的附加措施增加了成本和复杂性，且影响了燃气轮机的性能。

因此，需要一种用于冷却涡轮发动机的改进的系统和方法，其降低转子的冷却空气吹扫流水平，降低复杂性且保持或改善涡轮的性能。

发明内容

一种根据本发明的示例性实施例所构造的用于在燃气轮机中减少二次空气流的装置，包括：定位在附接到第一转子盘上的多个第一涡轮轮叶与附接到第二转子盘上的多个第二涡轮轮叶之间的级间密封部件，第一转子盘和第二转子盘可围绕中心轴线旋转。级间密封部件构造成用以附接成相对于第一转子盘和第二转子盘在固定位置上，且构造成用以成密封接合地接触该多个第一轮叶和该多个第二轮叶。

本发明的其它示例性实施例包括燃气轮机系统，其包括：附接到第一可旋转转子盘上的多个第一涡轮轮叶；附接到第二可旋转转子盘上的多个第二涡轮轮叶；轴向地定位在第一转子盘与第二转子盘之间的多个静止的径向延伸的涡轮喷嘴；以及附接到第一旋转盘和第二旋转盘上的可旋转的级间密封部件，该可旋转的密封部件构造成用以接触多个第一涡轮轮叶和多个第二涡轮轮叶，以形成由多个第一轮叶和多个第二轮叶以及多个静止喷嘴中的至少一个和密封部件所限定的密封流动通路。

通过本发明的示例性实施例的技术实现了另外的特征和优点。本发明的其它实施例和方面在本文中进行了详细描述，且认作是要求得到专利保护的本发明的一部分。参看说明和附图，以更好地理解具有其优点和特征的本发明。

附图说明

图1为包括根据本发明的示例性实施例的密封组件的燃气轮机的一部分的侧视图；以及

图2为图1中的密封组件的另一示例性实施例的侧视图。

零件清单

10 燃气轮机

12 级间喷嘴级

14，16 涡轮级

18 级间密封组件

20 转子盘

22 多个叶片或轮叶

23 轮叶平台(platform)

24 多个喷嘴导叶

26 支承环

28 密封部件

30 级间盘

33 法兰

31 附接设计

32 燕尾形连接件

34 延伸件

36 轴向延伸的凸起

40 内支承环缓冲腔

42 可控间隙(gap)

具体实施方式

参看图1，大体上以10示出了根据本发明的示例性实施例所构造的燃气轮机的涡轮段的一部分。涡轮10包括交替的级间喷嘴级12和涡轮级14，16。级间密封组件18设置在涡轮级14，16之间。图1示出了第一涡轮级14、第二涡轮级16以及位于其间的喷嘴级12和密封组件18的侧部截面图。尽管本文所述的实施例是参照燃气轮机的涡轮段进行描述，但该实施例还可结合燃气轮机的各种压缩段予以使用。

各涡轮级14，16均包括附接到转子轴(未示出)上的转子盘20，转子轴引起转子盘20围绕中心轴线旋转。多个叶片或轮叶22可拆卸地附接到各转子盘20的外周上。轮叶22通过任一适合的机构进行附接，例如轴向延伸的燕尾形连接件。在一个实施例中，轮叶22分别包括构造成用以附接到对应的转子盘20上的轮叶平台23。如本文所用，“轴向”方向是指平行于中心轴线的方向，而“径向”方向是指从中心轴线延伸且垂直于中心轴线的方向。“外”部位置是指沿径向比“内”部位置离中心轴线更远的位置。