[发明专利]涡轮机转子盘槽的冷却装置

说明书

技术领域

本发明涉及周边上带有用来安装叶片根部的槽的涡轮机转子盘的一般 领域，本发明更特别涉及能够对这些槽进行有效冷却的装置。

背景技术

众所周知，涡轮机转子盘，例如低压涡轮各级中的盘，在其周边上包括 多个大致轴向的槽，涡轮机转动叶片的根部啮合在槽中。

在涡轮机工作时，低压涡轮机上设置叶片的流动截面穿过温度非常高的 气体。因此盘上用来容纳叶片根部的槽因而会直接暴露在热气中，因此有必 要对其进行冷却以避免给盘造成任何损伤。

鉴于此，已知方法是获取在低压涡轮机流动截面外侧流动的一小部分气 体并通过冷却回路将其引导到转子盘的槽中。在实际中，每个转子盘具有从 盘的上游径向表面向上延伸的环形凸缘，其周围安装有保持环。盘凸缘和保 持环被布置成以便在二者之间形成构成冷却气体扩散腔的环形空间。该扩散 腔的上游端通过多个规则分布在盘转轴周围的孔，下游端开口到盘中每个槽 底部被供给冷却气体。涡轮机流动截面外流动的气体通过这些孔渗入到冷却 回路的扩散腔中，在所述腔中扩散，然后对盘槽进行换气以便对其进行冷却。

然而，这种类型的冷却回路不能使转子盘的所有槽均获得完全均匀地冷 却，而这对盘的正常操作是有害的，同时对盘的使用寿命也会造成损害。易 于理解具有这种结构即与冷却回路的空速孔完全成直线布置的槽比与其倾斜 偏离的槽的冷却效果好得多。

发明内容

本发明通过提出一种能够改善转子盘槽冷却效果以增加其使用寿命的装 置来改善上述缺陷。

利用一种涡轮机转子盘槽的冷却装置来获得本发明的目的，所述装置包 括：

转子盘，包括：

在其周边上的多个规则分布在盘转轴周围的大致轴向槽；和

从盘的上游径向表面向上游延伸的环形凸缘；

保持环，安装在盘的径向表面的上游，包括向上游延伸并置于盘凸缘周 围的环形凸缘，其与凸缘共同留出形成冷却气体扩散腔的环形空间，在其上 游端，所述扩散腔的下游端开口到每个盘槽的底部；和

多个进气孔，其规则分布在盘转轴周围，并开口到扩散腔的上游端；

该装置的特征在于气体扩散腔的下游端包括用来减小气体渗入到盘上与 进气孔径向对准定位的槽中的流动速度和用来增大气体渗入到远离进气孔的 槽中的流动速度的装置。

术语“与进气孔径向对准定位的槽”用来指与每个孔位于大致相同径向 表面的槽或每个槽。

通过减小气体渗入到转子盘上那些与进气孔径向对准定位的槽的流动速 度，必然地增大气体渗入到远离进气孔槽中的流动速度。因而在整个盘上， 冷却气体进入到盘中每个槽中的量大致相等。因此，对盘上所有槽的冷却完 全均匀，因而可以增大盘的使用寿命。

优选地，盘凸缘的外表面，和/或保持环的凸缘的内表面的下游端具有突 起，面向与盘上进气孔径向对准定位的每个槽，突起伸入气体扩散腔(28) 中以减小气体渗入到所述槽中的流动截面。对于相等速度，减小气体流动截 面与减小气体渗入槽中的流动速度一致。

根据优选的特征，每个突起在面向盘上与相应进气孔径向对准定位的槽 处具有最大高度，以使那里的气体流动截面最小，在相应进气孔和与其直接 相邻的两个进气孔之间的一半处具有最小高度，以使那里的气体流动截面最 大。因此，气体渗入与进气孔径向对准定位的槽中的流动速度减小，而气体 渗入远离槽中的流动速度增大。

根据另一个优选特征，每个突起的高度在其最大高度与其最小高度之间 以大致规律的方式减小。因此，气体渗入每个槽中的流动速度能够很好适应 于槽相对于进气孔的角位置。

每个突起可以具有大致平面的或大致曲线形轮廓。利用将其自由端夹紧 在一起的螺栓连接件，将保持环紧固到盘的凸缘上，进气孔沿周向布置在所 述螺栓连接件之间。

本发明还提供一种涡轮机，其包括至少一种如上所述的转子盘槽的冷却 装置。

附图说明

通过以下对具有非限定特征实施方式的详细描述并结合附图，本发明的 其它特征和优点将会显而易见，其中：

图1是装配有构成本发明一个实施方式所述装置的涡轮机的低压涡轮的 局部纵向截面图；

图2是沿着图1中II-II线的截面图；

图3是图2的概略展开图；

图4是构成本发明另一个实施方式所述装置的局部展开图；