[发明专利]燃气涡轮机系统的热致动组件和控制冷却气流通路的方法

说明书

技术领域

本发明公开的主题涉及燃气涡轮机系统，更具体地涉及用于控制冷却气流通路的热致动组件。

背景技术

基于部件材料和效率提高方案，燃气涡轮机系统包括众多的温度敏感区域。这些区域经常被分开，并且可以通过提供冷却源以确保适当的温度调节，从而维持使用寿命并提高整个燃气涡轮机系统的效率。燃气涡轮机系统的压缩机经常是冷却源，并且从压缩机提取的起到冷却作用的任意流体，将会减少从压缩机输送到涡轮机而被转化成能量以用于做功的流体总量。这种减少被认为是应克服的流体损失，期望降低这种损失。

以燃气涡轮机系统的温度敏感区域为例，该区域接近转子和可操作地连接到转子的涡轮机叶片轮盘。轮缘空腔（rim cavity）经常被包括在这些区域附近，并且需要冷却流，以清除来自热气体通路的热气体，热气体通路在相对径向向外位置处通过定子叶片和涡轮机叶片。密封件（例如刷式密封件）通常被包括在转子附近和通向轮缘空腔的通路内部，但是密封件在燃气涡轮机系统的使用寿命内逐渐磨损，在磨损过程中更大容积流率的冷却空气从冷却源连续地进入轮缘空腔。为调整在密封件的使用寿命早期有较低容积流率流体通过通路，需设置冷却流动通道，以使得冷却流能够到达轮缘空腔。随着密封件磨损，不必要的大量冷却流到达轮缘空腔，使得整个燃气涡轮机的效率降低。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种用于燃气涡轮机系统的燃气涡轮机组件的热致动组件包括具有第一部分和第二部分的热传递部件，其中第一部分设置在具有第一温度的第一腔内，第二部分设置在具有第二温度的第二腔内，其中热传递部件延伸穿过腔壁，其中第一温度高于第二温度。还包括温度敏感元件，温度敏感元件设置在第二腔内并且与热传递部件可操作地连通。还包括流动操控装置，流动操控装置设置在第二腔内并且构造成响应于第一腔中的温度变化而产生位移。

所述第一腔具有第一压力，所述第二腔具有第二压力，其中所述第二压力大于所述第一压力。

所述流动操控装置包括阀盘和阀杆，所述阀杆从所述阀盘延伸到所述温度敏感元件。

所述热致动组件还包括棘轮组件，所述棘轮组件包括第一接合部件，所述第一接合部件构造成与第二接合部件接合，其中所述棘轮组件设置成接近所述阀杆。

所述温度敏感元件包括热流体。

所述热致动组件还包括容纳所述热流体的致动器壳体，所述热传递部件响应于所述第一腔中的温度升高而将热量传递到所述热流体，从而致动所述流动操控装置，以增大从所述第二腔到所述第一腔的冷却气流的容积流率。

所述热传递部件响应于所述第一腔中的温度降低而将热量传递离开所述热流体，从而致动所述流动操控装置，以减小从所述第二腔到所述第一腔的冷却气流的容积流率。

所述热传递部件包括热管和热棒中的至少一者。

所述热管环绕地围住所述温度敏感元件。

所述热致动组件还包括多个热致动组件，其中多个组件中的每一者包括不同的致动温度并且构造成提供不同的冷却流容积流率。

根据本发明的另一方面，一种用于燃气涡轮机系统的热致动组件包括具有第一温度的第一腔。还包括具有第二温度的第二腔，其中第一温度高于第二温度，其中第一腔和第二腔由腔壁分开。还包括延伸穿过腔壁的热传递部件，热传递部件具有设置在第一腔中的第一端部和设置在第二腔中的第二端部。还包括温度敏感元件，温度敏感元件设置在第二腔内并且构造成通过与热传递部件可操作地连通来远程地检测第一温度的变化。还包括流动操控装置，流动操控装置设置在第二腔内并且构造成扩大和限制冷却流通道，其中由响应于由所述温度敏感元件检测到第一腔中的温度变化，流动操控装置被致动。

所述温度敏感元件包括热流体。

所述热致动组件还包括容纳所述热流体的致动器壳体，所述热传递部件响应于所述第一腔中的温度升高而将热量传递到所述热流体，从而致动所述流动操控装置，以扩大所述冷却流通道，从而增大从所述第二腔到所述第一腔的冷却气流的容积流率。

所述热传递部件响应于所述第一腔中的温度降低而将热量传递离开所述热流体，从而致动所述流动操控装置以限制所述冷却流通道，以减小从所述第二腔到所述第一腔的冷却气流的容积流率。

所述热致动组件还包括棘轮组件，所述棘轮组件包括第一接合部件，所述第一接合部件构造成与第二接合部件接合，其中所述棘轮组件设置成接近所述流动操控装置的阀杆。

所述热传递部件包括热管，所述热管环绕地围住所述温度敏感元件。

所述热传递部件包括热棒。