[发明专利]具有细分成环带扇区的环形通道的燃气轮机

说明书

本发明涉及一种燃气轮机(1)包括至少一个内壳体部件(2)和至少一个外壳体部件(3)，在之间至少部分地布置有环形通道(4)，该环形通道圆周地包围在燃气轮机(1)的操作期间盛行的工作流体(5)的有用流动和燃气涡轮转子(6)，其中环形通道(4)被设计成在圆周方向上引导冷却流体(8)、尤其是压气机空气，其中环形通道(4)借助于分隔部(7)在圆周方向上被细分成环带扇区，其中在环形通道(4)中至少部分地设置管(20)，该管将独立的环带扇区(10)彼此流体地连接，其中管(20)被设计为流体地连接至用于传导冷却流体的至少一个冷却流体给送线路(9)并具有至少一个出口开口(21)、优选多个出口开口的分配管，该至少一个出口开口被设计成将冷却流体(8)从管(20)传递到环带扇区(10)内。

技术领域

本发明涉及一种燃气轮机，其具有至少一个内壳体部件和至少一个外壳体部件，在之间至少部分地布置有环形通道，环形通道包围燃气涡轮转子和在燃气轮机的操作期间盛行的工作流体的有用流动，其中环形通道被设计成引导冷却流体、尤其是压气机空气。

背景技术

这样的燃气轮机典型被设计为固定式燃气轮机，但也设计为具有金属壳体部件的航空发动机，其具有大的热容量并因此也具有高的热存储能力。在壳体部件中，典型地设置了排放开口，其被设计成将来自环形通道的冷却流体引导至燃气轮机的进一步的流体地连接的区段，用于附加的冷却和密封目的。此外，冷却流体自然也用于热调节(即用于冷却)定界环形通道的组成部件。

取决于燃气轮机的操作条件，有必要仅给环形通道给送比较少量的冷却流体。这从而导致能够在环形通道中形成自由对流单元，该对流单元由于温度差异而形成在环形通道内侧。自由对流单元进而对环形通道中的总体流量具有显著影响，使得有时在环形通道中的冷却流体分布形成不期望的非对称性。因此，越来越多地在环形通道内侧形成比其他区域热的局部区域。作为温度分布方面的温度不均匀的结果，燃气轮机的几何形状可能由于独立的局部区域的不同材料膨胀而扭曲。

由于该扭曲，后果会是燃气轮机的轴向对称性的损失，作为其结果，燃气轮机的转动与固定组成部件之间沿燃气轮机的纵向方向在横截面内侧圆周上的间隙距离是不同的。所以，已知例如由于在起动过程期间燃气轮机内侧的不均匀的温度分布，可能会发生整个壳体的椭圆化或翘曲。

此外，冷却流体在环形通道中的对流分布提供了在环形通道的圆周上的不同的冷却流体温度。然而，作为结果，在燃气轮机那些区段上接出现可变的冷却流体温度，这些区段需要由冷却流体在其上执行附加冷却功能，像从环形通道给送的涡轮叶片冷却的情况中一样。作为后果，可能要求这些区段必须设计为增加冷却流体消耗，这在技术上有必要避免。

相应地，燃气轮机中的组成部件总是要针对最不利的几何情况来设计，作为其结果，增加了效率损失或成本增加。

这样的问题在大多数燃气轮机的情况中典型地被忽略，并且容许效率损失或成本增加。尤其容许的是如下事实，内壳体部件与转动组成部件之间的间隙距离(特别是当燃气轮机不会经受扭曲或翘曲时)大于它们可能的间隙距离。

用于避免这些问题的一些尝试已经从现有技术(例如从EP1505261A1)已知，其给予了将环形通道在圆周方向上细分成彼此流体地分离的多个区的教导。

该流体细分使得能够至少部分防止或者甚至完全防止在整个环形通道上的自由对流单元的形成。相当的技术方案例如从GB2,017,826 A、US 5,219,268 A或US 4,631,913A已知。然而，环形通道流体细分成多个区的的缺点在于，必须从外侧给独立的环带扇区昂贵地给送冷却流体，并且所有扇区在各情况中都要求给送线路。此外，独立的扇区的流体分离已证明是在如下方面是有问题的，独立的扇区可能要求不同的冷却容量。作为后果，每时间单位不同量的冷却流体要给送至扇区，作为其结果，开环和闭环控制上的开销也显著地增加。

发明内容