用于燃气涡轮发动机中的密封件的主动式旁路流量控制制造技术

技术编号:12735634 阅读:88 留言:0更新日期:2016-01-20 19:23
公开一种用于基于流经燃气涡轮发动机中的燃气涡轮(21)的第一级的定子(18)与转子(20)之间的外平衡密封件(12)的压缩空气的泄漏流来控制旁路压缩空气的主动式旁路流量控制系统(10)。主动式旁路流量控制系统(10)是可调节的系统,其中一个或多个计量设备(14)可以用于随着经过外平衡密封件(12)的压缩空气的流由于定子(18)与转子(20)之间的压缩空气通道(16)中的外平衡密封件(12)磨损而随时间改变时控制旁路压缩空气的流。在至少一个实施例中,计量设备(14)可以包括由一个或多个销(72)形成的阀(70),一个或多个销可在其中销(72)至少部分地横贯旁路通道(20)以调整流的打开与关闭位置之间移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2013年3月1日提交的美国临时专利申请号61/771,151的优先权,该申请全部合并于此。关于联邦资助研究或开发的声明本专利技术的开发部分地得到美国能源部授予的合同号为DE-FC26-05NT42644的题为先进涡轮开发计划的支持。因此,美国政府可以具有本专利技术中的某些权利。
本专利技术大体指向于燃气涡轮发动机,并且更特别地指向于控制定子与第一级转子组件之间的一个或多个密封件周围的压缩空气的旁路以将吹扫空气提供至轮缘空腔的主动式旁路流量控制系统。
技术介绍
工业燃气涡轮发动机常常具有位于燃烧器下游的具有第一级涡轮转子叶片的转子和具有第一级定子翼片的定子。密封件典型地被定位在定子与邻接的转子之间以形成用于定子与转子之间存在的轮缘空腔的密封件。吹扫空气经由旁路通道并经由经过密封件的泄漏被提供至轮缘空腔。该结构的主要问题在于密封件磨损,并因此泄漏流增加。通过旁路通道的排放是恒定的,只要供给压力保持相同。因此,随着跨越密封件的泄漏流增加,经过密封件和来自旁路通道的从两个路径进入轮缘空腔的冷却空气增加。因此存在着考虑到密封件磨损和进入轮缘空腔内的额外的泄漏流使得进入轮缘空腔的总冷却空气流不会过量的需要。
技术实现思路
公开了一种用于基于流经被定位在燃气涡轮发动机中的燃气涡轮的第一级的定子与转子之间的外平衡密封件的压缩空气的泄漏流来控制旁路压缩空气的主动式旁路流量控制系统。主动式旁路流量控制系统是可调节的系统,其中一个或多个计量设备可以用于:当经过的压缩空气的流动由于轮缘空腔与冷却空腔之间的外平衡密封件磨损而随时间改变时,控制旁路压缩空气的流动。在至少一个实施例中,计量设备可以包括环形圈,其具有从中延伸穿过的至少一个计量孔口。计量设备可以被定位在旁路通道的出口处,并且可以是可调节的使得计量孔口与出口的对齐可调节以改变旁路通道的出口与计量孔口的对齐部分的开口的截面面积,减小或增大对齐部分的开口改变了通过计量设备的压缩空气的流动。在至少一个实施例中,主动式旁路流量控制系统可以包括:接近于第一级转子定位的定子组件,其中压缩空气通道被定位在定子组件的一部分与转子轴之间。一个或多个外平衡密封件可以配置成至少减少热气体的一部分使其不流入冷却空腔内。在至少一个实施例中,外平衡密封件可以是由将轮缘空腔与冷却空腔密封的与刷式密封件组合的多个齿形成的迷宫式密封件。外平衡密封件可以被定位在轮缘空腔的在轮缘空腔与冷却空腔之间的径向内侧端部上。一个或多个旁路通道可以从在外平衡密封件的上游与压缩空气通道流体连通的入口延伸至在外平衡密封件下游与压缩空气通道流体连通的出口。主动式旁路流量控制系统还可以包括一个或多个计量设备,其可调节以调节通过旁路通道的冷却流体的流动,以适应当外平衡密封件在涡轮发动机操作期间磨损时的变化的经过外平衡密封件的压缩空气的流量。计量设备可以由具有从中延伸穿过的一个或多个计量孔口的环形圈。计量设备可以定位在旁路通道的出口处并且可以是可调的使得计量孔口与出口的对齐可调节以改变旁路通道的出口与计量设备的计量孔口的对齐部分的开口的截面面积。在至少一个实施例中,计量设备可以包括延伸穿过至少一个计量设备的多个计量孔口。在一个实施例中,多个计量孔口可以彼此等距地定位。多个计量孔口可以被定位在计量设备中使得计量孔口中的每一个与处于打开状态的旁路通道对齐。主动式旁路流量控制系统还可以包括位置控制系统,用于控制计量设备相对于旁路通道的出口的位置。在至少一个实施例中,位置控制系统可以包括具有用于接收将计量设备相对于旁路通道的出口保持的立柱的内部狭槽的凸轮调节器。立柱可以是能够在狭槽内移动以改变计量设备相对于旁路通道的出口的位置。在至少一个实施例中,位置控制系统还可以包括用于改变计量设备相对于旁路通道的出口的对齐的一个或多个控制杆。位置控制系统还可以包括能用来改变计量设备相对于旁路通道的出口的对齐的一个或多个马达。位置控制系统可以包括配置成测量跨计量设备发生的泄漏流的量的一个或多个传感器。在其他实施例中,一个或多个传感器可以用于测量在跨计量设备上的压力比。位置控制系统可以包括与传感器并与马达连通的控制器,使得控制器基于源自传感器的数据来控制马达的操作以控制计量设备相对于旁路通道的出口的对齐。在又一实施例中,用于外平衡密封件的主动式旁路流量控制系统可以包括接近于第一级转子定位的定子组件,从而压缩空气通道被定位在定子组件的一部分与转子轴之间。主动式旁路流量控制系统还可以包括配置成至少减少热气体的一部分使其不流入冷却空腔内的一个或多个外平衡密封件。一个或多个旁路通道可以从在外平衡密封件的上游与压缩空气通道流体连通的入口延伸至在外平衡密封件的下游与压缩空气通道流体连通的出口。主动式旁路流量控制系统可以包括一个或多个计量设备,其可调节以调节通过旁路通道的冷却流体的流动,以适应当外平衡密封件在涡轮发动机操作期间磨损时经过外平衡密封件的压缩空气的改变的流动。计量设备可以包括由一个或多个销形成的一个或多个阀,销可在其中销至少部分横贯旁路通道的打开位置和关闭位置之间移动。计量设备还可以包括与销接合以使销在打开与关闭位置之间移动的一个或多个凸轮。在至少一个实施例中,凸轮可以由与销的头部接触定位的颈圈形成。销还可以包括一个或多个孔口,其位于销的轴中并且被定位成使得当销处于打开位置时孔口与旁路通道对齐。主动式旁路流量控制系统还可以包括同步圈,其经由从销延伸至同步圈的一个或多个阀臂与销连通。阀臂可以可枢转地附接至同步圈。同步圈可以经由至少一个阀臂被附接至与销接合的一个或多个凸轮,以使销在打开与关闭位置之间移动。同步圈可以是多个阀臂可枢转地附接至其上的筒状。在另一实施例中,同步圈还可以包括由包含在同步圈内的狭槽形成的多个凸轮。多个凸轮可以非平行于且非正交于与同步圈的弯曲中线相切的轴线。这些以及其他实施例将在下面更详细地描述。附图说明被包含在说明书中并形成其一部分的附图图示出当前公开的发明的实施例并且与描述一起公开了专利技术的原理。图1是具有控制轮缘空腔与冷却空腔之间的一个或多个密封件周围的旁路压缩空气的主动式旁路流量控制系统的燃气涡轮发动机的截面图。图2是在细节线2-2处的与工业燃气涡轮发动机中的第一级转子和定子一起定位的主动式旁路流量控制系统的截面详细视图。图3是本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种用于外平衡密封件(12)的主动式旁路流量控制系统(10),其特征在于,接近第一级转子(20)定位的定子组件(18),由此压缩空气通道被定位在所述定子组件(18)的一部分与转子轴(23)之间;配置成至少减少热气体的一部分使其不流入冷却空腔(25)内的至少一个外平衡密封件(12);至少一个旁路通道(28),从在所述至少一个外平衡密封件(12)的上游与所述压缩空气通道(16)流体连通的入口(40)延伸至在所述至少一个外平衡密封件(12)的下游与所述压缩空气通道(16)流体连通的出口(26);至少一个计量设备(14),其是可调节的以调节通过所述至少一个旁路通道(28)的冷却流体的流量,以适应随着所述外平衡密封件(12)在涡轮发动机操作期间磨损而经过所述至少一个外平衡密封件(12)的压缩空气的改变的流量;和其中所述至少一个计量设备(14)包括由至少一个销(72)形成的至少一个阀(70),所述至少一个销可在其中所述至少一个销(72)至少部分地横贯所述至少一个旁路通道(28)的打开和关闭位置之间移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.01 US 61/771,151;2014.02.28 US 14/192,9741.一种用于外平衡密封件(12)的主动式旁路流量控制系统
(10),其特征在于,
接近第一级转子(20)定位的定子组件(18),由此压缩空气通
道被定位在所述定子组件(18)的一部分与转子轴(23)之间;
配置成至少减少热气体的一部分使其不流入冷却空腔(25)内的
至少一个外平衡密封件(12);
至少一个旁路通道(28),从在所述至少一个外平衡密封件(12)
的上游与所述压缩空气通道(16)流体连通的入口(40)延伸至在所
述至少一个外平衡密封件(12)的下游与所述压缩空气通道(16)流
体连通的出口(26);
至少一个计量设备(14),其是可调节的以调节通过所述至少一
个旁路通道(28)的冷却流体的流量,以适应随着所述外平衡密封件
(12)在涡轮发动机操作期间磨损而经过所述至少一个外平衡密封件
(12)的压缩空气的改变的流量;和
其中所述至少一个计量设备(14)包括由至少一个销(72)形成
的至少一个阀(70),所述至少一个销可在其中所述至少一个销(72)
至少部分地横贯所述至少一个旁路通道(28)的打开和关闭位置之间
移动。
2.根据权利要求1所述的主动式旁路流量控制系统(10),其
特征在于,所述至少一个计量设备(14)进一步包括与所述至少一个
销(72)接合以使所述至少一个销(72)在打开与关闭位置之间移动
的至少一个凸轮(74)。
3.根据权利要求1所述的主动式旁路流量控制系统(10),其
特征在于,所述至少一个凸轮(74...

【专利技术属性】
技术研发人员:T·A·艾伯特K·D·基梅尔
申请(专利权)人:西门子能源公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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