[发明专利]用于冷却涡轮轴联接件的系统

说明书

本发明题为用于冷却涡轮轴联接件的系统。本发明提供了用于对涡轮(20)和气体涡轮系统(10)的旋转轴(14)进行通风的一个或多个冷却系统(100,102,104)。该气体涡轮系统(10)包括位于单独的壳体(2,3)中的气体涡轮发动机(12)和涡轮排气收集器(13)。第一冷却系统(104)包括喷射器(72)，该喷射器通过扩散器(41)抽吸废气，并且基于由高速的废气形成的抽吸压力引导废气离开涡轮废气收集器壳体(3)。第二冷却系统(102)包括使得废气能够从所述扩散器(41)流到通风流动堆叠件(28)的支柱(98)。第三冷却系统(100)包括基于由围绕联接件(48)设置的旋转轴(14)的旋转形成的抽吸压力从开口抽吸到顶部管道(68)的废气。与第三冷却系统(100)相关联的导轨还引导废气流到顶部管道(68)。这些冷却系统(100,102,104)被设计成提高对涡轮(20)和旋转轴(14)通风的效率，防止可能导致热应力的旋转轴(14)的不对准，并且允许在较高环境温度环境中使用气体涡轮系统(10)。

背景技术

本文所公开的主题涉及冷却气体涡轮系统的涡轮轴联接件，诸如气体涡轮系统的排气出口下游的涡轮轴联接件。

气体涡轮系统可用于多种应用，诸如发电。例如，气体涡轮发电机可包括由气体涡轮驱动以便为电力网或本地设施发电的发电机。气体涡轮系统通常包括一个或多个轴和相关联的联接件以与负载诸如发电机连接。在某些构型中，轴和联接件可设置在排气出口的下游，使得可发生从废气到轴和联接件的大量热传递。遗憾的是，热传递可导致联接件处的热膨胀和应力，这继而可导致轴不对准和相关联的振动。因此，向轴和联接件的热传递可导致气体涡轮系统的性能问题、维护问题和停机时间。因此，需要冷却涡轮轴联接件。

发明内容

下面概述了与最初要求保护的发明的范围相当的某些实施方案。这些实施方案并非旨在限制要求保护的发明的范围，而是这些实施方案仅旨在提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可以包括可以与下面阐述的实施方案类似或不同的各种形式。

在第一实施方案中，一种系统包括涡轮排气收集器，该涡轮排气收集器具有带有排气入口和排气出口的第一壳体，以及联接到排气入口的扩散器。扩散器包括围绕具有旋转轴的腔体设置的扩散器内壁、围绕扩散器内壁设置的扩散器外壁、以及介于扩散器内壁与扩散器外壁之间的排气流动路径。涡轮排气收集器还包括延伸穿过具有旋转轴的腔体的第一冷却流动路径，其中第一壳体与围绕气体涡轮的第二壳体分开。

在第二实施方案中，一种系统包括具有扩散器的涡轮排气收集器，该扩散器具有围绕具有旋转轴的腔体设置的扩散器内壁、围绕扩散器内壁设置的扩散器外壁、以及介于扩散器内壁与扩散器外壁之间的排气流动路径。涡轮排气收集器还包括沿着扩散器内壁朝向涡轮后框架延伸穿过腔体的管道，其中旋转轴被构造成联接到延伸穿过涡轮后框架中的孔的涡轮轴，其中第一冷却流动路径延伸穿过管道以朝向涡轮后框架引导第一冷却流，并且涡轮轴与涡轮后框架之间的泄漏流被构造成提供抽吸以通过管道吸入第一冷却流。

在第三实施方案中，一种系统包括涡轮排气收集器。该涡轮排气收集器包括扩散器，该扩散器具有围绕具有旋转轴的腔体设置的扩散器内壁、围绕扩散器内壁设置的扩散器外壁、以及介于扩散器内壁与扩散器外壁之间的排气流动路径。旋转轴的旋转被构造成沿着第一冷却流动路径驱动第一冷却流穿过腔体。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点，附图中相同的符号在整个附图中表示相同的零件，其中：

图1是气体涡轮系统的实施方案的示意图，示出了被构造成在壳体中冷却涡轮轴和联接组件的冷却系统，该壳体具有位于涡轮段下游的排气收集器；

图2是具有排气收集器的壳体中的一个或多个冷却系统的实施方案的示意图；

图3是图2的冷却系统中的一个冷却系统的实施方案的示意图，其示出了排气收集器的扩散器的扩散器内壁中的排放流动导管(例如，喷射器)；