机壳冷却导管制造技术

本发明专利技术涉及一种气轮机（100），具体地为燃气轮机，包括：内壳（101），至少涡轮段的定子叶片能够安装到内壳（101）；和外壳（102），围绕内壳（101）布置，使得在内壳（101）和外壳（102）之间形成外冷却通道（103）。外冷却通道（103）包括流体进口（104），冷却流体能够通过流体进口（104）从气轮机（100）的外部容积（Vo）喷射到外冷却通道（103）内。冷却通道（103）包括流体出口（105），使得冷却流体被排出到气轮机（100）的内部容积（Vi）内。流体进口（104）相对于流体出口（105）布置成使得外冷却通道（103）内的冷却流体包括有这样的流动方向，该流动方向具有相对于气轮机（100）的工作流体的主流向（106）在反方向上定向的分量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机壳冷却导管
本专利技术涉及气轮机和操作气轮机的方法。
技术介绍
在气轮机中，具体地在气轮机中以及在气轮机周围，气轮机部件，诸如机壳，暴露于气轮机的热工作流体。因此，应用冷却系统以冷却所述气轮机部件。为冷却的目的，冷却空气系统被安装用于将冷却气流提供到热的气轮机部件。用于安置冷却空气系统以及用于提供气轮机部件，诸如机壳部件的外部和内部的有效冷却的空间是有限的。此外，复杂的冷却系统是昂贵的，并且可靠性较低。另外，大量的冷却空气可以不利地影响涡轮性能。EP 0 578 639 BI公开了一种涡轮机机壳。该涡轮机机壳部分地由机罩围起，从而在涡轮机机壳和用于冷却空气流动的通风盖之间形成间隙。US4, 841，726公开了一种多轴双流构造的燃气涡轮喷气发动机。前压缩机或者风机将燃气轮机压缩空气供给到辅助通道中，辅助通道同轴地布置到推进装置轴并且形成在外壁结构和内壁结构之间，副气流部分从辅助通道获取并且被逆着涡轮机壳体结构喷出用于冷却的目的。副气流通道基本上延伸过整个推进装置长度或者至少延伸到接近涡轮机壳体结构的区域，同时副气流部分从副流经由内壁结构中的位于各个涡轮机壳体结构附近的开口离去。US4, 242，042公开了针对游隙控制的对发动机壳的温度控制。将冷却空气喷射到环形空间中由装箱和外气封组成的双壁结构限定，外气封用以控制空间的泄入和泄出以及发动机壳的温度。在作用在发动机壳上的热气流和冷空气之间的温度范围控制机身的收缩和膨胀，而这又反过来相对于转动叶片顶端定位密封，这能够作为发动机功率或者其它参数来表现。US2004/0018081A1公开了一种低压涡轮机机壳，其带有围绕中心线限定的环形锥壳。前向凸缘定位到该环形壳的前端。前挂钩从前向凸缘向后延伸。分别地具有第一和第二钩的第一和第二轨道从环形壳向后延伸。第一和第二冷却孔分别地贯穿第一和第二轨道。冷却空气馈送孔贯穿前向凸缘。第一和第二冷却孔布置成相对于旋转轴线分别径向地穿过第一和第二轨道，或者布置成相对于旋转轴线以斜角径向地通过第一和第二轨道。低压汽轮机机壳和管罩组件另外包括第一环形空腔，所述第一环形空腔与第一冷却孔和第二冷却孔流体流动连通。GB 2 108 586公开了涡轮转子叶片顶部和包围机壳之间的游隙控制。冷却空气可以通过管线被引导到低压汽轮机机壳。US6, 227, 800B1公开了一种润轮机机壳,该润轮机机壳支撑有一排排气叶片,热燃烧气体可以流过该一排排气叶片。导流体包围机壳以限定冷却导管。导流罩包围涡轮机机壳以限定用于具有接收隔室空气的进口和用于排出空气的出口的隔室。冷却导管包括进口，该进口接收隔室空气用于沿着涡轮机机壳流动，以选择性地冷却涡轮机机壳。US6, 625, 989B2公开了用于冷却喷气式发动机的气轮机的机壳的方法和设备,其中冷却空气从旁通流转向并且经由设有关断元件的进气管提供给机壳外侧。冷却空气提供给第一腔，并在第一腔中被分割体积。冷却空气的一个部分经由节流孔流出到机壳，而另一部分经由多个管子通向在低压涡轮机的区域中环状地包围机壳的第二腔。EP 0 618 349 Al公开了一种用于燃气涡轮发动机的气轮机组件，其包括被装入在环形壳体中的转子叶片和静子叶片的交替环形阵列。每个定子叶片的径向外部被平台固定。螺栓延伸穿过平台上的凸缘，以将定子叶片相对于机壳定位并且阻止定子叶片的任何周缘移动。螺栓径向地延伸穿过机壳以接合环形的冷却导管。环形冷却导管包围限定了空腔的机壳，在运行中冷却空气穿过该空腔以冷却机壳。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供对热的气轮机部件的有效冷却。这一目标可以通过根据独立权利要求的主题的气轮机、具体地燃气轮机并且通过操作气轮机、具体地燃气轮机的方法来解决。根据本专利技术的第一方面，提出了一种气轮机，具体地燃气轮机。气轮机包括内壳，至少涡轮机级、即涡轮段的定子叶片能够安装到内壳。此外，气轮机包括外壳，所述外壳围绕内壳布置，使得在内壳和外壳之间形成外冷却通道。外冷却通道包括流体进口，冷却流体能够通过流体进口从气轮机的外部容积喷射到外冷却通道内。冷却通道包括流体出口，使得冷却流体被排出到气轮机的内部容积内。流体进口相对于流体出口布置成使得外冷却通道内的冷却流体包括有这样的流动方向，该流动方向具有相对于气轮机的工作流体的主流向在反方向上定向的分量。根据本专利技术的另一方面，提出了用于操作气轮机，具体地燃气轮机的方法。气轮机包括:内壳，至少涡轮机级、即涡轮段的定子叶片能够安装到内壳；和外壳，外壳围绕内壳布置，从而在内壳和外壳之间形成外冷却通道。根据该方法，冷却流体从气轮机的外部容积通过外冷却通道的流体进口被喷射到外冷却通道中。此外，冷却流体通过冷却通道的流体出口排出到气轮机的内部容积。流体进口相对于流体出口布置成使得外冷却通道内的冷却流体包括有这样的流动方向，该流动方向具有相对于气轮机的工作流体的主流向在反方向上定向的分量。气轮机可以是也可以包括有例如燃烧室和压缩机的燃气轮机。通常，气轮机包括可旋转的涡轮轴。回转轴绕限定气轮机的轴向的转动轴旋转。从外侧沿向着涡轮轴的转动轴的方向指向的方向表示气轮机的径向方向。气轮机包括各种机壳部件，这些部件具有支撑气轮机的功能元件的作用和/或用于导向气轮机的流体流。具体地，内壳适于支撑定子叶片行，所述定子叶片行包括多个沿周缘连接的定子叶片。另外，气轮机的各种流体导向部件、诸如导风板可以连接到内壳。导风板可以采取护板和/或挡热板的形式。具体地，内壳将气轮机的工作流体从环境分开。内壳具体地将气轮机的内部容积从气轮机的外部容积分开。在内部容积内，工作流体沿着主流体方向流出，其中主流向具体地相对于涡轮轴在轴向上定向。在内部容积内，安装有定子叶片行和转子叶片行。具体地，热的加压气体在内部容积内沿着主流向流动。辅助流体流或者辅助气流(弓丨气)在包围内壳并且由此包围内部容积的外部容积内流出。辅助流体流可以用于冷却目的。上述的外壳至少部分地包围内壳。在内壳和外壳之间形成外冷却通道。外壳形成在外部容积内。外壳包括位于其边缘处的入口孔和出口孔和/或间隙，以提供从外部容积至外冷却通道内的流体进口。内壳借助于其边缘处的出口孔或者间隙提供了流体出口，以将冷却空气排出到内部容积中和/或安装到内壳的定子叶片行的内部定子叶片的导管中。如上所述，内壳和外壳可以布置在气轮机的涡轮段中。具体地，其可以布置在动力涡轮部分，该动力涡轮部分提供用以驱动相连的旋转设备。替代地，其可以布置在压缩机涡轮段，压缩机涡轮段驱动压缩机转子。在涡轮段内，工作流体(主流体)沿着主流向、即在轴向上或者在下游方向上膨胀。内壳和外壳可以具有锥状或者截锥体状/锥台状形状，其中内壳和外壳的直径和尺寸分别沿着主流向和轴向增大。另外，内壳和/或外壳沿周缘方向围绕涡轮轴形成环形导管或者间隙。内壳和/或外壳可以沿着涡轮级/涡轮段的整个周缘延伸或者可以沿着沿周缘方向分开成为多个周缘段。通过上述的气轮机，由内壳和外壳形成外冷却通道，使得冷却流体在外冷却通道内的流动方向部分地在相对于内壳内的工作流体的主流向的上游流动。具体地，冷却流体在外部容积内在径向方向上并且沿着相对于主流向的反向平行方向流动。通过外冷却通道，冷却流体被从外部容积内的流动方向下游(相对于热气流)关于主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气轮机（100），具体地为燃气轮机，所述气轮机（100）包括：内壳（101），至少涡轮段的定子叶片能够安装到所述内壳（101），和外壳（102），所述外壳（102）围绕所述内壳（101）布置，使得在所述内壳（101）和所述外壳（102）之间形成外冷却通道（103），其中，所述外冷却通道（103）包括流体进口（104），冷却流体能够通过所述流体进口（104）从所述气轮机（100）的外部容积（Vo）喷射到所述外冷却通道（103）内，其中所述冷却通道（103）包括流体出口（105），使得所述冷却流体被排出到所述气轮机（100）的内部容积（Vi），其中所述流体进口（104）相对于所述流体出口（105）布置成使得所述外冷却通道（103）内的冷却流体包括有这样的流动方向，该流动方向具有相对于所述气轮机（100）的工作流体的主流向（106）在反方向上定向的分量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.28 EP 11164130.41.一种气轮机(100)，具体地为燃气轮机，所述气轮机(100)包括:内壳(101)，至少涡轮段的定子叶片能够安装到所述内壳(101)，和外壳(102 )，所述外壳(102 )围绕所述内壳(101)布置，使得在所述内壳(101)和所述外壳(102)之间形成外冷却通道(103)，其中，所述外冷却通道(103)包括流体进口( 104)，冷却流体能够通过所述流体进口(104)从所述气轮机(100)的外部容积(Vo)喷射到所述外冷却通道(103)内，其中所述冷却通道(103)包括流体出口(105)，使得所述冷却流体被排出到所述气轮机(100)的内部容积(Vi)，其中所述流体进口(104)相对于所述流体出口(105)布置成使得所述外冷却通道 (103)内的冷却流体包括有这样的流动方向，该流动方向具有相对于所述气轮机(100)的工作流体的主流向(106)在反方向上定向的分量。2.根据权利要求1所述的气轮机(100)，其中，所述流体进口( 104)形成在所述外壳(102)中。3.根据权利要求1或2所述的气轮机(100)，其中，所述流体出口( 105 )形成在所述内壳(101)中。4.根据权利要求1至3中的一项所述的气轮机(100)，其中，所述外冷却通道(103)形成为收缩的形状，用于加速所述外冷却通道(103)内的冷却流体。5.根据权利要求1至4中 的一项所述的气轮机(100)，进一步包括包括至少一个第一定子叶片的第一定子叶片行(111)，其中所述第一定子叶片行(111)安装到所述内壳(101)的第一部分，和包括至少一个第二定子叶片的第二定子叶片行(112)，其中所述第二定子叶片行(112)安装到所述内壳(101)的第二部分，其中，关于所述主流向，所述第二部分位于相对于所述第一部分的下游。6.根据权利要求5所述的气轮机(100)，其中，所述外壳(102)围绕所述内壳(101)布置，使得所述外冷却通道(103)至少在所述第一定子叶片行(111)的所述第一部分和所述第二定子叶片行(112)的所述第二部分之间延伸。7.根据权利要求5或6所述的气轮机(100)，其中，所述第二定子叶片行(112)包括另外的第二定子叶片，其中所述第二定子叶片和所述另外的第二定子叶片沿着所述气轮机(100)的周缘方向相对于彼此布置，其中所述外壳(102)围绕所述内壳(101)布置，使得所述外冷却通道(103)至少在所述第二定子叶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：K默雷顿，K斯科特，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：