[发明专利]涡轮组件

说明书

技术领域

本公开大体涉及多级涡轮，包括蒸汽涡轮和燃气涡轮，并且更具体而言，涉及减少通过带护罩的旋转叶片的密封件的泄漏流产生的效率损失的器件。

背景技术

轴向流涡轮(例如蒸汽涡轮)包括壳体和转子，转子可旋转地支承在壳体内。转子包括轴和多个转子叶片环，转子叶片环一个接一个地附连到轴上。在涡轮的运行期间，叶片环使工作流体逐渐膨胀，以驱动轴。

各个转子叶片环通过沿周向布置的多个转子叶片形成，其中两个相邻的转子叶片形成叶片通路。转子叶片在空气动力学方面的轮廓使得，当工作流体穿过叶片通路时，流转向且从而在转子叶片上产生周向力。在转子叶片环的各个叶片上的周向力实现转子的转动，从而产生轴功率。

转子叶片固定到轴上且从轴延伸向壳体。转子叶片在壳体处的侧向端部形成为叶片尖部，其中在叶片尖部处，转子叶片环由护罩保护。护罩固定到叶片尖部上且与壳体间隔开，从而形成尖部间隙。尖部间隙的高度的尺寸设置成使得在涡轮的运行期间，阻止护罩刮擦壳体。由于转子叶片环的上游的流的静态压力高于转子叶片环的下游的流的静态压力，所以在涡轮的运行期间，泄漏流穿过尖部间隙。

主流穿过叶片通路，以产生轴功率，而泄漏流通过尖部间隙绕过转子叶片。因此，泄漏流不参与轴功率的产生且不流过叶片通路。另外，在重新夹带到主流路径中之后的泄漏流会扰乱主流。因此，主流在局部不均匀，从而导致失配流。此外，尖部间隙流与主流混合且产生不利的耗散。因此，尖部间隙流的存在影响涡轮效率。

具体而言，在具有低纵横比叶片的高压涡轮中，尖部间隙流产生的损失与涡轮的总损失相比显著较高。

减少尖部间隙流对涡轮的动气动力学效率的这个负面影响的补救措施是采取措施减少尖部间隙流。例如，措施是在护罩的外部周边上在尖部间隙内提供迷宫密封件，以减少尖部间隙流的质量流量。作为备选方案，密封元件固定在壳体处在尖部间隙中。为了将密封元件固定到壳体上，在壳体中，提供周向凹槽，密封元件嵌在其中。

各个解决方案减少尖部泄漏，但是不消除流。因此，仍然需要解决叶片尖部泄漏产生的涡轮效率损失。

发明内容

公开了一种涡轮，其构造成解决旋转叶片泄漏流由于在主工作流体流道中产生紊流而降低涡轮效率的问题。

其试图通过独立权利要求的主题来解决这个问题。有利实施例在从属权利要求中给出。

公开内容基于提供围绕固定导叶的旁路的大体想法，以便至少减少在带护罩旋转叶片尖部和壳体之间传送的泄漏流体的再次进入流。

一个大体方面包括一种涡轮，其包括具有旋转轴线的转子、封闭转子以在它们之间形成流道的壳体，壳体具有第一和第二密封器件。涡轮还包括在流道中的第一旋转叶片排，其具有多个沿周向分布的第一叶片，所述多个沿周向分布的第一叶片各自具有连接到转子上的第一根部和与第一密封器件相邻的第一护罩。涡轮另外具有固定导叶排，其各自具有延伸到流道中的导叶翼型件。具有多个沿周向分布的固定导叶的固定导叶排与第一旋转叶片排沿轴向相邻且在第一旋转叶片排下游。各个固定导叶具有连接到壳体上的基部部件。第二旋转叶片排位于流道中，与固定导叶排沿轴向相邻且在固定导叶排下游。这个第二旋转叶片排具有多个沿周向分布的第二旋转叶片，其各自具有连接到转子上的第二根部和与第二密封器件相邻的第二护罩。第一腔体由第一护罩、第一密封器件和基部部件形成而第二腔体由第二护罩、基部部件和第二密封器件形成。

另外的方面可包括一个或多个以下特征。在涡轮中，各个固定导叶具有前缘，其中旁通通路的第一端部位于第一腔体的沿周向在两个沿周向相邻的固定导叶的前缘之间的点处。在涡轮中，旁通通路相对于转子旋转轴线沿径向移位。在涡轮中，旁通通路平行于转子旋转轴线。在涡轮中，旁通通路相对于旋转轴线沿转子的正常运行旋转的方向在-30度和30度之间，优选在0度和10度之间成角度。在涡轮中，旁通通路沿着其长度具有均匀横截面积。涡轮构造成燃气涡轮或冲击(impulse)型蒸汽涡轮。在涡轮中，基部部件为蒸汽涡轮隔挡(diaphragm)。

在大体方面，权利要求的涡轮包括多个旁通通路。

本公开的其它方面和优点根据结合附图得到的以下描述将变得显而易见，附图通过示例示出本发明的示例性实施例。

附图说明

作为示例，下面参照附图更完整地描述本公开的实施例，其中：

图1为根据本公开的示例性优选的实施例的具有旁通通路的涡轮区段的透视图；

图2为图1的涡轮区段的俯视截面图；