用于燃气涡轮的最后一个涡轮转子盘、转子以及燃气涡轮制造技术

燃气涡轮包括：压缩机区段，设置有用于压缩空气压缩机叶片和导叶；燃烧区段，用于压缩且燃烧空气和燃料的混合物；涡轮区段，设置有使燃烧后的混合物膨胀的涡轮叶片和导叶；燃气涡轮包括转子，其具有轴，且从压缩机区段延伸至涡轮区段，以便支撑压缩机和涡轮叶片；转子由多个转子盘构成，其相邻布置且成形为在相邻的盘之间实现腔；转子包括具有用于下游部分和上游部分的最后一个转子盘；燃气涡轮设置有冷却导管系统，配置成用于将冷却空气从涡轮区段的下游端经过最后一个转子盘内侧供应至最后一个涡轮叶片；冷却导管系统包括：沿着转子轴的最后一个转子盘的下游部分中的轴向孔；偏离轴的最后一个转子盘的上游部分中的第一组多个倾斜径向孔。

The last turbine rotor disc, rotor and gas turbine for gas turbines.

A gas turbine consists of a compressor section with a mixture of compressed air compressor blades and guide vane; a combustion section for compressing and burning a mixture of air and fuel; a turbine section consisting of a turbine blade and a guide blade that expands the mixture after combustion; a gas turbine includes a rotor with a shaft and from a compressor. The section extends to the turbine section to support the compressor and turbine blades; the rotor is made up of a plurality of rotor discs, arranged adjacent and formed into a cavity between adjacent plates; the rotor includes the last rotor with the downstream part and the upstream part; the gas turbine sets a cooling catheter system to be configured to be used. The cooling air is supplied from the downstream end of the turbine section through the inside of the last rotor disk to the last turbine blade, and the cooling catheter system includes the axial holes in the downstream part of the last rotor disk along the rotor shaft, and the first set of multiple tilted radial holes in the upper part of the last rotor of the shaft.

【技术实现步骤摘要】
用于燃气涡轮的最后一个涡轮转子盘、转子以及燃气涡轮专利
本专利技术涉及用于燃气涡轮的最后一个涡轮转子盘、用于包括这样的最后一个涡轮转子盘的燃气涡轮的转子以及包括这样的转子的燃气涡轮。具体地，本专利技术涉及用于燃气涡轮的最后一个涡轮转子盘，该燃气涡轮设置有冷却导管系统，该冷却导管系统配置成用于利用来自涡轮下游端的冷却空气来使最后一个和/或倒数第二个涡轮叶片冷却。现有技术的描述燃气涡轮动力装置(在下文中，仅仅被称为燃气涡轮)包括转子，该转子设置有上游压缩机、至少一个燃烧室以及至少一个下游涡轮。术语“下游”和“上游”指的是从压缩机至涡轮的经过燃气涡轮的主气流的方向。术语“内部/向内”和“外部/向外”指的是从涡轮轴起的距离。具体地，压缩机包括以空气供应的入口以及配置成用于使进入压缩机的空气压缩的多个叶片和导叶。离开压缩机的压缩空气流动至集气室中，且从集气室流动至燃烧装置中。在燃烧装置的内侧，使压缩空气与至少一种燃料混合。这样的燃料和压缩空气的混合物流动至燃烧室中，在此使该混合物燃烧。由此产生的热气离开燃烧器室且在涡轮中膨胀，以对转子做功。具体地，涡轮包括以多个涡轮导叶级隔开的多个涡轮叶片级，其中，各涡轮叶片级包括在转子轴中居中的沿着周向方向相邻布置的多个径向叶片。为了避免运行期间的过热且因此避免植入物的使用寿命的缩短，通过冷却空气而有效地使燃气涡轮的大部分的构件冷却。该冷却空气从压缩机或外部冷却源供应至在转子的内侧实现的冷却导管系统，其中，该冷却导管系统与待冷却的旋转的燃气涡轮构件流体连接。涡轮的静止部分(涡轮导叶和定子隔热屏)所要求的冷却空气供应至导管的单独的系统。用于燃气涡轮的转子通常包括多个盘，这些盘借助于螺栓连接而沿着(与燃气涡轮中心轴相对应的)转子轴联结在一起，或这些盘焊接在一起。盘的几何形状导致在相应地相邻的盘之间形成径向腔。参考配置成用于使涡轮第一及第二叶片级冷却的冷却导管系统，根据现有技术，这样的冷却导管系统包括轴向环，给该轴向环供应来自压缩机的冷却空气，其中，该压缩机连接至第一(或上游)涡轮级的径向腔。如果是具有四个叶片排的涡轮，则上游冷却供应系统连接至第一涡轮叶片排和第二涡轮叶片排，因此，来自压缩机的冷却空气通过从第一径向腔的外部部分开始的孔而供应至第一涡轮级。随后，冷却空气在第一转子隔热屏的底下供应至涡轮的第二叶片排。例如，在US7993102中，公开了用于使第一及第二涡轮级冷却的该冷却导管系统。为了使最后一个(或下游)涡轮级和倒数第二个涡轮级冷却，根据现有技术，如在US5507620中所公开那样，冷却导管系统包括轴向孔，该轴向孔横过最后一个转子盘的全长，用于将冷却空气从涡轮的下游端供应至最后一个转子盘与倒数第二个转子盘之间的最后一个涡轮径向腔。借助于多个径向倾斜孔而将冷却空气从该最后一个涡轮径向腔供应至倒数第二个涡轮叶片排。使冷却空气部分地从倒数第二个涡轮叶片的根部偏离至面对最后一个涡轮导叶排的隔热屏，且然后，冷却空气到达于最后一个涡轮叶片的根部处。众所周知，在离开叶片之前，冷却空气在涡轮叶片的内侧从根部流动至尖端。考虑到前述的现有的解决方案，仍然需要尤其是最后两个涡轮叶片排的高效的冷却系统。此外，轴向孔(具体地，最后一个涡轮叶片排的底下的轴向孔的部分)具有如下的缺点：必须以轴向孔的外径处的环向应力承载在使用涡轮的期间生成的离心载荷。所以，由于存在这样的轴向孔而限制离心载荷承载能力。专利技术公开因此，本专利技术的主要目的是，提供适合于克服现有技术的前述的缺陷的用于燃气涡轮的最后一个涡轮转子盘。为了达到上文提到的目的，本专利技术提供燃气涡轮，该燃气涡轮沿着主热气方向串联包括以下的区段：-压缩机区段，设置有用于使空气压缩的多个压缩机叶片和导叶；-燃烧区段，用于实现压缩空气和燃料的混合物，且用于使混合物燃烧；-涡轮区段，设置有用于允许燃烧后的混合物的膨胀的多个涡轮叶片和导叶。此外，燃气涡轮包括转子，转子具有轴，且从压缩机区段延伸至涡轮区段，以便支撑压缩机和涡轮叶片。转子由多个独立的转子盘构成，这些转子盘沿着转子轴相邻布置，且成形为用于在相应地相邻的盘之间实现腔。具体地，转子包括最后一个或下游转子盘，该转子盘具有用于支撑轴承盖的下游部分和用于支撑最后一个涡轮叶片的上游部分。轴承盖实现用于离开涡轮的热气的排气扩散器的下表面，并且，由穿过轴承的最后一个转子盘的下游部分支撑。燃气涡轮设置有冷却导管系统，冷却导管系统配置成用于将冷却空气从涡轮区段的下游端经过最后一个转子盘的内侧供应至最后一个涡轮叶片(和/或倒数第二个涡轮叶片)。根据本专利技术的普遍的方面，冷却导管系统包括：轴向孔，其沿着转子轴实现于最后一个转子盘的下游部分中；和偏离转子轴的最后一个转子盘的上游部分中的第一组多个倾斜径向孔。定义“倾斜径向”意味着，第一孔开始于接近于转子轴的最后一个转子盘的内部位置(实际上，第一倾斜径向孔开始于沿着轴定位的轴向孔的端部处)，并且，第一孔终止于相对于转子轴的外部位置。实际上，如将在下文中解释的，根据本专利技术的一些实施例，第一倾斜径向孔终止于最后一个叶片的根部或最后一个隔热屏或最后一个转子盘与倒数第二个转子盘之间的径向腔的上部部分处。关于现有技术实践，轴向孔从最后一个转子盘的下游部分开始。然而，与现有技术实践相反，且根据本专利技术，轴向孔终止于最后一个盘与倒数第二个盘之间的最后一个径向腔之前。具体地，轴向孔端未超出支撑轴承盖的最后一个盘的部分。有利地，根据如前所述的本专利技术的普遍的方面，在最后一个叶片的下方，最后一个盘的中心未设置任何轴向孔，且因此，改进最后一个转子盘的离心载荷承载能力。根据本专利技术的实施例，实现于偏离转子轴的最后一个转子盘的上游部分中的第一组多个倾斜径向孔从轴向孔的端部延伸至最后一个涡轮叶片的根部部分。冷却空气从根部出发，以已知的方式到达叶片尖端。根据本专利技术的实施例，实现于偏离转子轴的最后一个转子盘的上游部分中的第一组多个倾斜径向孔从轴向孔的端部延伸至最后一个隔热屏，最后一个隔热屏布置于最后一个涡轮叶片的上游，且流体连接至最后一个涡轮叶片。能够根据现有技术实践而实现最后一个隔热屏与最后一个涡轮叶片的根部之间的流体连接。根据本专利技术的实施例，实现于偏离转子轴的最后一个转子盘的上游部分中的第一组多个倾斜径向孔从轴向孔的端部延伸至最后一个径向腔，最后一个径向腔布置于最后一个隔热屏的下方，且流体连接至最后一个涡轮叶片。能够根据现有技术实践而实现最后一个径向腔与最后一个涡轮叶片的根部之间的流体连接。实际上，最后一个径向腔能够流体连接至倒数第二个涡轮叶片的根部部分，继而通过最后一个隔热屏而流体连接最后一个涡轮叶片。备选地或补充地，最后一个径向腔能够流体连接至倒数第二个隔热屏(倒数第二个涡轮叶片的上游)，倒数第二个隔热屏流体连接至倒数第二个涡轮叶片，倒数第二个涡轮叶片继而通过最后一个隔热屏而流体连接最后一个涡轮叶片。根据这些实施例，其中，实现于最后一个转子盘的上游部分中的第一倾斜径向孔终止于最后一个径向腔处，燃气涡轮包括多个附加倾斜径向孔，附加倾斜径向孔实现于倒数第二个涡轮盘中，倒数第二个涡轮盘从偏离轴的最后一个径向腔开始。优选地，从最后一个径向腔开始的这样的附加倾斜径向孔的数量大于实现于最后一个涡轮盘中的倾斜径向孔。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气涡轮(1)，沿着主热气方向(M)串联包括：‑ 压缩机区段(2)，设置有用于压缩空气的多个压缩机叶片(9)和导叶(8)；‑ 燃烧区段(3)，用于实现所述压缩空气和燃料的混合物，且用于燃烧所述混合物；‑ 涡轮区段(4)，设置有用于使燃烧后的混合物膨胀的多个涡轮叶片(7)和导叶(6)；所述燃气涡轮(1)包括转子(10)，该转子(10)具有轴(5)，且从所述压缩机区段(2)延伸至所述涡轮区段(4)，以便支撑所述压缩机(9)和所述涡轮叶片(7)；所述转子(10)由多个转子盘构成，这些转子盘沿着所述转子轴(5)相邻布置，且成形为用于在相应地相邻的盘之间实现腔；所述转子(10)包括最后一个转子盘(14)，该最后一个转子盘(14)具有用于支撑轴承盖(28)的下游部分(27)和用于支撑最后一个涡轮叶片(32)的上游部分(31)；所述燃气涡轮(1)设置有冷却导管系统，该冷却导管系统配置成用于将冷却空气从所述涡轮区段(4)的下游端(34)经过所述最后一个转子盘(14)的内侧供应至所述最后一个涡轮叶片(32)；其中，所述冷却导管系统包括：‑ 沿着所述转子轴(5)的所述最后一个转子盘(14)的所述下游部分(27)中的轴向孔(35)；‑ 偏离所述转子轴(5)的所述最后一个转子盘(14)的所述上游部分中的第一组多个倾斜径向孔(36)。...

【技术特征摘要】
2016.12.30 EP 16207650.91.一种燃气涡轮(1)，沿着主热气方向(M)串联包括：-压缩机区段(2)，设置有用于压缩空气的多个压缩机叶片(9)和导叶(8)；-燃烧区段(3)，用于实现所述压缩空气和燃料的混合物，且用于燃烧所述混合物；-涡轮区段(4)，设置有用于使燃烧后的混合物膨胀的多个涡轮叶片(7)和导叶(6)；所述燃气涡轮(1)包括转子(10)，该转子(10)具有轴(5)，且从所述压缩机区段(2)延伸至所述涡轮区段(4)，以便支撑所述压缩机(9)和所述涡轮叶片(7)；所述转子(10)由多个转子盘构成，这些转子盘沿着所述转子轴(5)相邻布置，且成形为用于在相应地相邻的盘之间实现腔；所述转子(10)包括最后一个转子盘(14)，该最后一个转子盘(14)具有用于支撑轴承盖(28)的下游部分(27)和用于支撑最后一个涡轮叶片(32)的上游部分(31)；所述燃气涡轮(1)设置有冷却导管系统，该冷却导管系统配置成用于将冷却空气从所述涡轮区段(4)的下游端(34)经过所述最后一个转子盘(14)的内侧供应至所述最后一个涡轮叶片(32)；其中，所述冷却导管系统包括：-沿着所述转子轴(5)的所述最后一个转子盘(14)的所述下游部分(27)中的轴向孔(35)；-偏离所述转子轴(5)的所述最后一个转子盘(14)的所述上游部分中的第一组多个倾斜径向孔(36)。2.根据权利要求1所述的燃气涡轮(1)，其中，偏离所述转子轴(5)的所述最后一个转子盘(14)的所述上游部分(31)中的所述第一组多个倾斜径向孔(36)从所述轴向孔(35)延伸至所述最后一个涡轮叶片(32)的根部部分(37)。3.根据权利要求1所述的燃气涡轮(1)，其中，偏离所述转子轴(5)的所述最后一个转子盘(14)的所述上游部分(31)中的所述第一组多个倾斜径向孔(36)从所述轴向孔(35)延伸至最后一个隔热屏(38)，该最后一个隔热屏(38)布置于所述最后一个涡轮叶片(32)的上游，且流体连接至所述最后一个涡轮叶片(32)。4.根据权利要求1所述的燃气涡轮(1)，其中，偏离所述转子轴(5)的所述最后一个转子盘(14)的所述上游部分中的所述第一组多个倾斜径向孔(36)从所述轴向孔(35)延伸至最后一个径向腔(39)，该最后一个径向腔(39)布置于所述最后一个隔热屏(38)的下方，且流体连接至所述最后一个涡轮叶片(32)。5.根据权利要求4所述的燃气涡轮(1)，其中，所述冷却导管系统包括倒数第二个涡轮盘中的偏离所述轴(5)的附加倾斜径向孔(40)，该附加倾斜径向孔(40)从所述最后一个径向腔(39)延伸至倒数第二个涡轮叶片(33)的根部部分(41)，继而通过所述最后一个隔热屏(38)而流体连接所述最后一个涡轮叶片(32)。6.根据权利要求4所述的燃气涡轮(1)，其中，所述冷却导管系统包括倒数第二个涡轮盘(15)中的偏离所述轴(5)的附加倾斜径向孔(42)，该附加倾斜径向孔(42)从所述最后一个径向腔(39)延伸至倒数第二个隔热屏(43)，该倒数第二个隔热屏...

【专利技术属性】
技术研发人员：K德布贝林，G杜索莫斯，JA麦费特，
申请(专利权)人：安萨尔多能源瑞士股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH