压力和温度促动系统技术方案

本发明专利技术涉及一种压力和温度促动系统，该系统具有高温低压区(448)、低温高压区(446)、边界、压力促动机构(74)、以及温度机构。位于高温低压区(448)内的气体具有大于位于低温高压区(446)内的气体的气体温度。位于低温高压区(446)内的气体具有大于位于高温低压区(448)内的气体的气体压力。边界将高温低压区(448)与低温高压区分离。压力促动机构(74)位于边界内并且构造成在高温低压区(448)或低温高压区(446)内的指定气体压力下打开。温度促动机构位于边界内并且构造成在高温低压区(448)或低温高压区(446)内的指定气体压力下打开。

【技术实现步骤摘要】

本文中公开的本主题涉及一种压力和温度促动系统，且更具体而言涉及如下系统，即其中压力促动机构和温度促动机构选择性地打开，以允许低温高压区与高温低压区之间的气体流动。
技术介绍
燃气涡轮通常包括压缩机、燃烧器、一个或多个燃料喷嘴、以及涡轮。空气经进气口进入燃气涡轮并且由压缩机加压。加压空气然后与由燃料喷嘴供给 的燃料混合。空气-燃料混合物以指定比例供给到燃烧器用于燃烧。燃烧生成加压排气，加压排气驱动涡轮的叶片。燃气涡轮的效率随着燃烧气体的温度提高而提高。这是因为温度较高的燃烧气体包含较多能量并且在燃烧气体在燃气涡轮内膨胀时产生较多的功。然而，为了将燃气涡轮的内部构件的温度维持在可以接受的水平，引入冷却空气。例如，位于喷嘴组件与涡轮的压缩机出口扩散器之间的涡轮的前叶轮空间承受升高的温度。压缩机中的其它位置包括例如后叶轮空间或末级叶轮空间。存在用于在压缩机中弓I导冷却空气的若干种方法，然而这些方法的每一种均具有缺点。例如，在一种方法中，形成打开的冷却通道，以允许冷却空气流入期望位置，诸如前叶轮空间。然而，冷却通道允许冷却空气在所有操作状态下进入前叶轮空间而不进行流动控制，这有时引起不希望的冷却空气的抽取和燃气涡轮性能的相应损失。在另一种方法中，提供一种用于向前叶轮空间供给冷却空气的专用外部管道系统。然而，这种方法可能是成本高昂且复杂的。因此，将期望提供一种节约成本的系统，该系统根据操作压力或温度而为涡轮提供冷却空气。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供了一种压力和温度促动系统，该系统具有高温低压区、低温高压区、边界、压力促动阀机构、以及温度阀机构。气体位于高温低压区和低温高压区两者内。位于高温低压区内的气体具有大于位于低温高压区内的气体的气体温度。位于低温高压区内的气体具有大于位于高温低压区内的气体的气体压力。边界将高温低压区与低温高压区分离。压力促动阀机构位于边界内并且构造成在低温高压区、高温低压区内的指定气体压力下或低温高压区与高温低压区之间的压差下打开。打开压力促动阀机构允许气体从低温高压区逸出到高温低压区内。温度促动阀机构位于边界内并且构造成用于在低温高压区或高温低压区内的指定气体温度下打开。打开温度促动阀机构允许位于低温高压区内的气体进入高温低压区。根据本专利技术的另一方面，提供了一种燃气涡轮。该燃气涡轮包括低压区和高压区。气体位于低压区和高压区两者内。位于高压区内的气体具有大于位于低压区内的气体的气体压力。位于燃气涡轮内的边界将低压区与高压区分离。压力促动阀机构位于边界内并且构造成在指定气体压力下打开。打开压力促动阀机构允许气体从高压区逸出到低压区内。根据本专利技术的又一实施例，提供一种压力和温度促动系统，其包括高温低压区和低温高压区，气体位于所述高温低压区和所述低温高压区两者内，位于所述高温低压区内的气体具有大于位于所述低温高压区内的气体的气体温度，并且位于所述低温高压区内的气体具有大于位于所述高温低压区内的气体的气体压力；将所述高温低压区与所述低温高压区分离的边界；压力促动机构，其位于所述边界内并且构造成在所述低温高压区与所述高温低压区中的一者内的指定气体压力下打开，其中，打开所述压力促动机构允许气体从所述低温高压区逸出到所述高温低压区内；以及温度促动机构，其位于所述边界内并且构造成在所述低温高压区、所述高温低压区中的一者内的指定气体温度和所述低温高压区与所述高温低压区之间的压差下打开，其中，打开所述温度促动机构允许位于所述低温高压区内的气体进入所述高温低压区，并且当气体从所述低温高压区流向所述高温低压区时，冷却流被提供到所述高温低压区。这些和其它优点及特征将从结合附图的以下描述中变得更加显而易见。 附图说明视为本专利技术的本主题在说明书的总结处的权利要求书中特别指出并清楚地主张权利。从以下结合附图的详细描述中，本专利技术的前述和其它特征及优点显而易见，在附图中 图I是示例性燃气涡轮系统的局部剖视 图2是图I中所示的压缩机、燃烧器和涡轮区段的一部分的剖视 图3是图I中所示的排气区段的剖视 图4-6是阀组件的图示，其中，图4示出了位于关闭位置的阀组件且图5-6示出了位于打开位置的阀组件； 图7是示出图4-6中所示的阀组件的操作的图表； 图8是图4-6中所示的阀组件的备选实施例； 图9是图4-6中所示的阀组件的一种构型的图示； 图10示出了图4-6中所示的阀组件的构型的另一实施例；以及 图11是阀组件的又一实施例。详细描述借助于参照附图的实例解释了本专利技术的实施例以及优点和特征。部件列表 10功率生成系统 20压缩机 22燃烧器 24涡轮 30 进气口 34燃料喷嘴 39排气框架 40阀组件 42 壁44压缩机排气外壳 46压室 48前叶轮空间 50涡轮喷嘴隔膜腔 51相邻的叶轮空间区域 52涡轮外壳 54两个涡轮腔 56壁 60叶轮空间62轴承腔(bearing cavity) 64导叶 70壁 72组合的温度促动机构 74压力促动机构 76阀壳体 80阀柱塞或盘 84顶部 86开口 88出口通路 140阀组件 172温度促动机构 174单独的压力促动机构 240阀组件 256壁 290阀部 292冷却孔 294通路 372温度促动机构 374压力促动机构 392冷却孔 440压力促动阀组件 446高压区 448低压区 474压力促动机构 476阀壳体 480盘 484顶部。具体实施方式图I示出了由附图标记10指示的示例性示意性功率生成系统。功率生成系统10是具有压缩机20、燃烧器22和涡轮24的燃气涡轮系统。空气经位于压缩机20中的进气口 30进入功率生成系统10，并由压缩机20压缩。然后，压缩空气通过燃烧器22的燃料喷嘴34与燃料混合。燃料喷嘴34以特定比例将空气-燃料混合物喷射到燃烧器22内用于燃烧。燃烧生成驱动位于涡轮24内的叶片(未示出)的热加压排气。热气体离开涡轮24并且进入排气区段或排气框架39。图2是压缩机20、燃烧器22和涡轮24的放大视图，示出了阀组件40的一个示例性实施例。在如图2所示的实施例中，阀组件40定位在压缩机排气外壳44的边界或壁42中。该壁将低温高压区，诸如压室46与高温低压区，诸如前叶轮空间48分离。高压压缩机排气通常位于压室46中。压室46中的空气的温度低于位于前叶轮空间中的空气的温度。然而，位于压室46中的空气的压力大于位于叶轮空间48中的空气或气体的压力。尽管图2示出了位于压室46与前叶轮空间48之间的阀组件40，但应理解，该阀组件也可以位于功率生成系统10内的其它位置。具体而言，阀组件40可以安放在存在压差和温差的任何边界分离区域内。例如，参照图2，在备选实施例中，阀组件40可以定位在多个涡轮喷嘴隔膜腔50中的任一个与相邻的叶轮空间区域51之间。在另一实施例中，阀组件40可以安放在两个涡轮腔54之间的涡轮外壳52内。现在转向图3，图3是排气区段39的另一部分的放大视图，阀组件40也可以安放在将后叶轮空间60与轴承腔62分离的边界或壁56中。在另一实施例中，阀组件40可以安放在位于轴承腔62中的导叶64中。在又一实施例中，阀组件40可以安放在轴承腔6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力和温度促动系统，包括：高温低压区(448)和低温高压区(446)，气体位于所述高温低压区(448)和所述低温高压区(446)两者内，位于所述高温低压区(448)内的气体具有大于位于所述低温高压区(446)内的气体的气体温度，并且位于所述低温高压区(446)内的气体具有大于位于所述高温低压区(448)内的气体的气体压力；将所述高温低压区(448)与所述低温高压区分离的边界；压力促动机构(74)，其位于所述边界内并且构造成在所述低温高压区(446)与所述高温低压区(448)中的一者内的指定气体压力下或者在所述低温高压区(446)与所述高温低压区(448)之间的压差下打开，其中，打开所述压力促动机构(74)允许气体从所述低温高压区(446)逸出到所述高温低压区(448)内；以及温度促动机构，其位于所述边界内并且构造成在所述低温高压区(446)、所述高温低压区(448)中的一者内的指定气体温度下打开，其中，打开所述温度促动机构允许位于所述低温高压区(446)内的气体进入所述高温低压区(448)，并且当气体从所述低温高压区(446)流向所述高温低压区时，冷却流被提供到所述高温低压区。

【技术特征摘要】
2011.06.20 US 13/1642211.一种压力和温度促动系统，包括 高温低压区(448)和低温高压区(446)，气体位于所述高温低压区(448)和所述低温高压区(446)两者内，位于所述高温低压区(448)内的气体具有大于位于所述低温高压区(446)内的气体的气体温度，并且位于所述低温高压区(446)内的气体具有大于位于所述高温低压区(448)内的气体的气体压力； 将所述高温低压区(448)与所述低温高压区分离的边界； 压力促动机构(74)，其位于所述边界内并且构造成在所述低温高压区(446)与所述高温低压区(448)中的一者内的指定气体压力下或者在所述低温高压区(446)与所述高温低压区(448)之间的压差下打开，其中，打开所述压力促动机构(74)允许气体从所述低温高压区(446)逸出到所述高温低压区(448)内；以及 温度促动机构，其位于所述边界内并且构造成在所述低温高压区(446)、所述高温低压区(448)中的一者内的指定气体温度下打开，其中，打开所述温度促动机构允许位于所述低温高压区(446)内的气体进入所述高温低压区(448)，并且当气体从所述低温高压区(446)流向所述高温低压区时，冷却流被提供到所述高温低压区。2.根据权利要求I所述的压力和温度促动系统，其特征在于，所述压力促动机构(74)和所述温度促动机构两者均流体地连接到通路，所述通路与位于所述边界内并且将所述高温低压区(448)连接到所述低温高压区(446)的多个冷却孔(292)连通。3.根据权利要求I所述的压力和温度促动系统，其特征在于，所述多个冷却孔(292)包括位于所述多个冷却孔(292)中的至少一个内的另一压力促动机构(74)和另一温度促动机构中的至少一者。4.根据权利要求I所述的压力和温度促动系统，其特征在于，所述指定压力出现在高环境状态与燃气涡轮(24)高负载操作状态中的至少一者期间。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：CM米兰达，EW卡明斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：