[发明专利]用于将微粒与流体流分离的设备、方法和系统

说明书

技术领域

本发明大体上涉及一种用于将微粒与流体分离的设备、系统和方法，确切地说，涉及一种用于将微粒与涡轮机的冷却气流分离的设备、系统和方法。

背景技术

燃气涡轮发动机或燃烧器可将燃料或燃料空气混合物的化学能转化为热能。燃气涡轮机包括压缩机，所述压缩机对传送到燃烧器的空气进行压缩，在燃烧器中，空气与燃料混合并点燃以产生燃烧气体。燃烧气体向下游流过涡轮机的一个或多个级，并通过涡轮机叶片使涡轮机旋转，从而为压缩机提供动力且驱动一些涡轮机的机械输出。留给涡轮机使用的能量来源于排气温度的降低。能量是以轴动力、压缩空气和推力的任意组合的形式提取的，而且所述能量可为发机器、飞机、火车和船提供动力。

一个涡轮机级包括一排涡轮机转子叶片，其紧固在转子盘的外围，转子盘具有固定的涡轮机喷嘴，喷嘴具有从该喷嘴的上游设置的多个定子轮叶。燃烧气体在定子轮叶与涡轮机叶片之间流动，从而提取能量以使转子盘旋转。燃气涡轮机内的温度可能会超过2500°F，因此就叶片寿命而言，对涡轮机叶片进行冷却非常重要。涡轮机叶片和轮叶包括较小的内腔和通道以进行冷却。如果不进行冷却，则涡轮机叶片很快就会受损。

由于燃烧气体是热气体，因此为了冷却，涡轮机轮叶和叶片通常用从压缩机中排出的一部分空气进行冷却。转移任一部分在燃烧器中使用的压缩机空气必定会降低燃气涡轮机的整体效率。因此，需要在尽量少排出压缩机空气的情况下对轮叶和叶片进行冷却。冷却空气受到微粒污染可妨碍或限制冷却气流通过冷却腔或冷却通道。

因此，需要提供一种微粒分离器系统，将微粒与冷却气流分开而不会对供给压缩机的冷却气流产生可能会对性能不利的影响，或可以将此影响降到最低。

发明内容

本发明的一项示范性实施例公开一种旋转机器，所述旋转机器包括第一机器部分(machine portion)、第二机器部分和将所述第一机器部分连接到第二机器部分的旋转机器部分。所述旋转机器部分包括一个或多个冷却通道，从而将冷却空气提供给第二机器部分，以及一个或多个微粒分离槽，其使所述一个或多个冷却通道中的一个或多个与一个腔进行流体连通。

本发明的另一项示范性实施例公开一种燃气涡轮机，所述燃气涡轮机包括用于对流体进行压缩的压缩机、用于获取压缩和燃烧之后的流体的涡轮机，以及将压缩机连接到涡轮机的转子轴。转子轴中的一个或多个冷却通道可将冷却空气提供给涡轮机，且一个或多个微粒分离槽使所述一个或多个冷却通道中的一个或多个与环绕转子轴的转子轴腔进行流体连通。

本发明的又一项示范性实施例公开一种将污染物微粒与冷却流分离的方法，所述方法包括提供旋转机器(rotating machine)。所述旋转机器包括第一机器部分、第二机器部分，以及旋转机器部分。所述方法进一步包括从第一机器部分中提取流体流，将所提取的流体流提供给旋转机器部分，以及将所述流体流从旋转机器部分提供给第二机器部分。从旋转机器器部分中转移一部分流体流，以便去除流体流中的污染物微粒。

本发明实施例的一个优点包括在对涡轮机的性能影响最小的情况下将微粒与吸入的空气分离开。

通过以下对优选实施例的描述并结合附图将清楚地了解本发明的其他特征和优点，附图以实例的方式说明本发明的原理。

附图说明

图1为根据本发明的旋转机器的框图。

图2为根据本发明的燃气涡轮机的一项示范性实施例的部分截面示意图。

图3为图2的一部分的放大示意图。

图4为图3的一部分的放大示意图。

图5为图3的转子轴的接头的截面示意图。

附图中相同的参考编号尽可能始终表示相同部分。

元件符号列表：

具体实施方式

现在将参考附图在下面更全面地描述本发明，各附图显示了本发明的示范性实施例。然而，本发明可通过许多不同的形式进行实施，且不应解释为限于本说明书中所列出的各实施例。

图1所示为旋转机器10的框图，旋转机器10包括第一机器部分12、第二机器部分14，以及将第一机器部分12连接到第二机器部分14的旋转机器部分16。所述旋转机器10可为燃气涡轮机、燃气燃烧器、用于将化学能转化为机械能的旋转机器，或具有穿过旋转组件的至少一个冷却通道的其他旋转机器。