关于翼型件周向同步和冷却空气流动的方法、装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及关于翼型件周向同步和冷却空气流动的方法、装置和系统。提供了一种操作涡轮发动机的方法，其中涡轮发动机包括压缩机、燃烧器、涡轮、包括一排沿周向隔开的定子叶片和沿周向隔开的转子叶片的多个连续的沿轴向堆叠的级，以及设置在涡轮中的第一排定子叶片的上游的多个沿周向隔开的注射端口；注射端口包括冷却空气通过其被注射到涡轮的热气路径中的端口，该方法包括：将第一排定子叶片中的定子叶片构造成使得定子叶片中的一个定子叶片的前缘的周向位置定位成距至少大多数注射端口的注射端口中点的周向位置为第一排定子叶片的＋／－１５％桨距之内。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及涡轮发动机。更具体地，但不作为限制，本申请涉及与冷却空气喷射端口和通过发动机的涡轮热气路径部分的冷却空气的流径的定位有关的翼型件周向定位。
技术介绍
燃气轮机发动机通常包括压縮机、燃烧器和涡轮。压縮机和涡轮大体包括轴向地 堆叠成级的多排翼型件或叶片。各个级大体包括一排沿周向隔开的固定的定子叶片，以及 围绕中心轴线或轴旋转的一组沿周向隔开的转子叶片。虽然存在其它类型的燃烧器，但是 燃气轮机发动机常常具有圆柱形燃烧器，其常被称为罐式燃烧器。如下面更加详细地描 述的，罐式燃烧器组件大体包括在压縮机的下游端周围沿周向隔开的多个单独的罐。 通常，燃气轮机发动机运行如下。压縮机中的转子叶片围绕轴旋转，以压縮空气 流。压縮空气的供应被分开，且被引导到单独的燃烧罐，在燃烧罐内，使用压縮空气的供应 来燃烧燃料的供应。由于燃烧而得到的热气流离开燃烧罐，且被导入涡轮中，加压流在涡轮 中膨胀。通过涡轮而进行的膨胀导致涡轮转子叶片围绕轴旋转。这样，包含在燃料中的能 量就转化成使涡轮转子叶片旋转的机械能，该机械能可用来使压縮机的转子叶片旋转，从 而产生压縮空气流，以及使发电机的线圈发电。在运行期间，由于极端温度，工作流体的速 度，以及(对于转子叶片)旋转的部件的旋转速度，压縮机和涡轮两者内的翼型件是应力很 高的部件。因此，一般而言，降低涡轮中的翼型件上的热负载是持续的目标。 为了降低热负载，冷却空气从压縮机中抽出，且穿过形成于转子和定子叶片内的 冷却通道。在穿过翼型件的冷却通道之后，冷却空气通常被倾倒回通过涡轮的主流中。但 是，冷却空气对发动机的效率有负面影响。因此，必须使用于以这种方式冷却涡轮翼型件的 冷却空气的量尽可能地最小化。 在大多数工业燃气轮机发动机中，还使用冷却空气来冷却燃烧罐以及燃烧器组件 的过渡件。通常，空气从压縮机中取出，且穿过单独的罐之间的间隙。在经过燃烧罐之间之 后，在燃烧过程中未使用的任何流均被倾倒回主流中。这通常发生在发动机的涡轮部分的 开始处以及刚好在第一级中的定子叶片排的上游。更具体地，过渡件后架冷却空气重新进 入由两个相邻的燃烧罐之间的区域限定的离散的周向位置处的主流。然而，传统的燃气轮 机设计不能完全利用这种空气的冷却涡轮的主要级中的定子叶片的能力。已经知道往往是 目前的材料不能经受住较高的点火温度妨碍了构造更高效的燃气轮机发动机，将非常期望 更加充分地利用这种类型的压縮机供应的冷却空气的新的运行方法、装置和/或组件。另 外，最大程度地减小从压縮机渗出而穿过翼型件且被倾倒回工作流体主流中的冷却空气量 的新的运行方法、装置和/或燃气轮机组件，将会使涡轮发动机效率提高，且因此这也是合 乎需要的。
技术实现思路
因此本申请描述了操作涡轮发动机的方法，其中涡轮发动机包括压縮机、燃烧器、涡轮、包括一排沿周向隔开的定子叶片和沿周向隔开的转子叶片的多个连续的沿轴向堆叠的级，以及设置在涡轮中的第一排定子叶片的上游的多个沿周向隔开的注射端口 ；注射端口包括冷却空气通过其被注射到涡轮的热气路径中的端口，该方法包括将第一排定子叶片中的定子叶片构造成使得定子叶片中的一个的前缘的周向位置定位成距至少多个注射端口的注射端口中点的周向位置为第一排定子叶片的+/_15%桨距之内。 在一些实施例中，第一排定子叶片中的定子叶片构造成使得定子叶片中的一个的前缘的周向位置定位成距基本所有注射端口的注射端口中点的周向位置为第一排定子叶片的+/_15%桨距之内。 第一排定子叶片中的定子叶片可构造成使得定子叶片中的一个的前缘的周向位 置定位在至少大多数注射端口的注射端口中点的大致周向位置处。 该方法可进一步包括以下步骤使第二排定子叶片的定子叶片和第一排定子叶片的定子叶片构造成使得第一排定子叶片的至少90%的定子叶片和第二排定子叶片的至少90%的定子叶片包括介于约-15%和15%桨距之间的同步(clocking)关系。 该方法可进一步包括以下步骤使第三排定子叶片的定子叶片和第二排定子叶片的定子叶片构造成使得第二排定子叶片的至少90%的定子叶片和第三排定子叶片的至少90%的定子叶片包括介于-15%和15%桨距之间的同步关系。 燃烧器可包括罐式燃烧器，且注射端口可设置在相邻的过渡件后架之间，在运行期间，过渡件后架将来自罐式燃烧器的燃烧产物导入涡轮中；并且注射端口可排出在运行期间至少部分地用于冷却罐式燃烧器的冷却空气。该方法可包括以下步骤将第一排定子叶片中的定子叶片构造成使得定子叶片中的一个的前缘的周向位置定位在注射端口的上游侧的大致周向位置处，其中上游由第一排转子叶片的旋转的方向限定。 本申请进一步描述了涡轮发动机中的组件，涡轮发动机包括压縮机、燃烧器、涡轮、多个连续的沿轴向堆叠的级，该级包括一排沿周向隔开的定子叶片和沿周向隔开的转子叶片；该组件包括设置在涡轮中的第一排定子叶片的上游的多个沿周向隔开的注射端口 ，该注射端口包括冷却空气通过其被注射到涡轮的热气路径中的端口 ；以及第一排定子叶片，其构造成使得定子叶片中的一个的前缘的周向位置定位成距至少多个注射端口的注射端口中点的周向位置为第一排定子叶片的+/_15%桨距之内。 在一些实施例中，第一排定子叶片中的定子叶片构造成使得定子叶片中的一个的 前缘的周向位置定位成距基本所有注射端口的注射端口中点的周向位置为第一排定子叶 片的+/-15%桨距之内。 第一排定子叶片中的定子叶片可构造成使得定子叶片中的一个的前缘的周向位 置定位在至少大多数注射端口的注射端口中点的大致周向位置处。 该组件可进一步包括第二排定子叶片和第三排定子叶片。第二排定子叶片的定子 叶片可构造成使得第一排定子叶片的至少90%的定子叶片和第二排定子叶片的至少90% 的定子叶片包括介于约_15%和15%桨距之间的同步关系。第二排定子叶片的定子叶片可 构造成使得第一排定子叶片的至少90%的定子叶片和第二排定子叶片的至少90%的定子 叶片包括大约0%桨距的同步关系。 在结合附图和所附权利要求书审阅对优选实施例的以下详细描述之后，本申请的 这些和其它特征将变得显而易见。附图说明 通过仔细研究结合附图得到的对本专利技术的示例性实施例的以下更加详细的描述，将能够更加完全地明白和理解本专利技术的这些和其它目的和优点。 图1是本申请的实施例可用于其中的一个示例性涡轮发动机的示意图； 图2是可用于图1的燃气轮机发动机中的一个示例性压縮机的截面图； 图3是可用于图1的燃气轮机发动机中的一个示例性涡轮的截面图； 图4是可用于图1的燃气轮机发动机中的一个示例性罐式燃烧器的截面图； 图5是几个罐式燃烧器的局部透视图，这几个罐式燃烧器大体设置在其中可运行本专利技术的示例性实施例的燃气轮机发动机中； 图6是根据本专利技术的一个示例性实施例的燃烧器组件的下游端和头三排翼型件 的示意图； 图7是根据本专利技术的一个示例性实施例的燃烧器组件的下游端和头三排翼型件 的示意图； 图8示出了示出一种示例性同步关系的相邻翼型件排的示意图； 图9示出了示出一种示例性同步关系的相邻翼型件排的示意图； 图10示出了示出一种示例性同步关系的相邻翼型件排的示意图；以及 图11示出了示出一种示例性同步关系的相邻翼型件排的示意图； 部件列表 燃气轮机发动机100 压縮机 106 涡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作涡轮发动机（１００）的方法，其中所述涡轮发动机（１００）包括压缩机（１０６）、燃烧器（１１２）、涡轮（１１０）、包括一排沿周向隔开的定子叶片（１２８）和沿周向隔开的转子叶片（１２６）的多个连续的沿轴向堆叠的级，以及设置在所述涡轮（１１０）中的第一排定子叶片（１２８）的上游的多个沿周向隔开的注射端口（１５６）；所述注射端口（１５６）包括冷却空气通过其被注射到所述涡轮（１１０）的热气路径中的端口，所述方法包括：　　将所述第一排定子叶片（１２８）中的定子叶片（１２８）构造成使得所述定子叶片（１２８）中的一个定子叶片的前缘（２２２）的周向位置定位成距至少大多数所述注射端口（１５６）的注射端口中点（２２４）的周向位置为所述第一排定子叶片（１２８）的＋／－１５％桨距之内。

【技术特征摘要】
US 2008-11-20 12/274,568一种操作涡轮发动机(100)的方法，其中所述涡轮发动机(100)包括压缩机(106)、燃烧器(112)、涡轮(110)、包括一排沿周向隔开的定子叶片(128)和沿周向隔开的转子叶片(126)的多个连续的沿轴向堆叠的级，以及设置在所述涡轮(110)中的第一排定子叶片(128)的上游的多个沿周向隔开的注射端口(156)；所述注射端口(156)包括冷却空气通过其被注射到所述涡轮(110)的热气路径中的端口，所述方法包括将所述第一排定子叶片(128)中的定子叶片(128)构造成使得所述定子叶片(128)中的一个定子叶片的前缘(222)的周向位置定位成距至少大多数所述注射端口(156)的注射端口中点(224)的周向位置为所述第一排定子叶片(128)的+/-15％桨距之内。2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述第一排定子叶片(128)中的定子叶片(128)构造成使得所述定子叶片(128)中的一个定子叶片的前缘(222)的周向位置定位成距基本所有所述注射端口 (156)的注射端口中点(224)的周向位置为所述第一排定子叶片(128)的+/_15%桨距之内。3. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述第一排定子叶片(128)中的定子叶片(128)构造成使得所述定子叶片(128)中的一个定子叶片的前缘(222)的周向位置定位在至少大多数所述注射端口 (156)的注射端口中点(224)的大致周向位置处。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤使第二排定子叶片(128)的定子叶片(128)和所述第一排定子叶片(128)的定子叶片(128)构造成使得所述第一排定子叶片(128)的至少90%的定子叶片(128)和所述第二排定子叶片(128)的至少90%的定子叶片(128)包括介于大约_15%与15%桨距之间的同步关系。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤使第三排定子叶片(128)的定子叶片(128)与所述第二排定子叶片(128)的定子叶片(128)构造成使得所述第二排定子叶片(128)的至少90%的定子叶片(128)和所述第三排定子叶片(128)的至少90%的定子叶片(128)包括介于_15%与15%桨距之间的同步关系。6. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，所述燃烧器(112)包括罐式燃烧器(130)，且所述注射端口 (156)设置在相邻的过渡件(148)后架之间，在运行期间，所述过渡件(148)后架...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁卫，SW特什，GL塞登，BT博耶，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]