[发明专利]压力和温度促动系统

说明书

技术领域

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。

背景技术

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引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。

发明内容

根据本发明的一方面，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。

根据本发明的另一方面，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。

根据本发明的又一实施例，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

视为本发明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，本发明的前述和其它特征及优点显而易见，在附图中：

图1是示例性燃气涡轮系统的局部剖视图；

图2是图1中所示的压缩机、燃烧器和涡轮区段的一部分的剖视图；

图3是图1中所示的排气区段的剖视图；

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