[发明专利]在燃气轮机中消除硬摩擦且优化吹扫流的系统和方法

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及燃气轮机，且更特定而言，涉及一种用于减少轮空间吹扫流而不会在燃气轮机中有硬摩擦的风险的系统和方法。

背景技术

一般而言，燃气轮机典型地包括压缩机、燃烧器和涡轮。涡轮进一步包括多个轮空间，其中多个轮空间中的每一个包括转子和定子。定子包括静叶或喷嘴，其将进入气体流引导至转子。在一实例中，转子包括叶片或动叶，其从定子接收的进入气体提取功。在涡轮操作期间，将进入气体不合乎要求地摄入到轮空间内可导致金属构件过热。在某些实施例中，经由空隙区域将吹扫流导向至轮空间内以防止进入气体的摄入和相关联的过热。典型地，需要维持充分的吹扫流以在轮空间中维持可接受的温度。但是，在燃气轮机操作期间维持轮空间中充分的吹扫流导致复杂性、成本和维护。

在某些实施例中，为了维持充分的吹扫流，天使翼(angel wing)和阻拦件以交迭方式分别设置于转子和定子上。典型地，天使翼包括设于天使翼边缘处的顶端。顶端减小天使翼与阻拦件之间的空隙区域，导致吹扫流减少到所需限度以维持轮空间内的可接受的温度。但是，天使翼的顶端通常在涡轮起动期间在阻拦件与顶端之间产生不合乎需要的硬摩擦。硬摩擦导致阻拦件劣化和天使翼磨损，造成空隙区域增加，而这进一步导致吹扫流和维护成本的不合乎需要的增加。

因此，存在对于消除了硬摩擦且解决了上述问题的改进的系统的需要。

发明内容

在一实施例中，提供了一种燃气轮机。该燃气轮机包括定子，定子构造为引导进入气体流。该燃气轮机还包括转子，转子构造为使得进入气体膨胀且从进入气体提取动能。该燃气轮机还包括吹扫流，其从压缩机放出且配置成用于通过限制进入气体的摄入而降低轮空间的温度。该燃气轮机还包括天使翼，其设置于转子与定子之间且构造为充当转子与定子之间的密封表面。该燃气轮机还包括风扇叶片，其在轴向位置处设置于天使翼的表面上且构造为生成吹扫流的再循环区，其中再循环区减少了进入轮空间的后续吹扫流的体积。

在另一实施例中，提供了一种提供燃气轮机的方法。该方法包括：提供定子，定子构造为引导进入气体流。该方法还包括提供转子，转子构造为使得进入气体膨胀且从进入气体提取动能。该方法还包括提供吹扫流，其从压缩机放出且配置成用于通过限制进入气体的摄入而降低轮空间的温度。该方法还包括提供天使翼，其设置于转子和定子之间且构造为充当转子与定子之间的密封表面。该方法还包括提供风扇叶片，其在轴向位置处设置于天使翼表面上且构造为生成吹扫流的再循环区，其中再循环区减少了进入轮空间的后续吹扫流的体积。

附图说明

当参看附图来阅读下文的详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中，在所有附图中，相似的符号表示相似的部件，其中：

图1是在常规燃气轮机中提供的常规涡轮的轮空间的示意图示。

图2是根据本发明的实施例的燃气轮机的局部示意图示，其包括改进的设计来消除在天使翼与阻拦件之间的硬摩擦。

图3是根据本发明的实施例的图2的涡轮的轮空间的放大视图。

图4是根据本发明的实施例在包括风扇叶片的图3的轮空间中的阻拦件与天使翼的等距视图。

图5是根据本发明的实施例的图4的轮空间中的阻拦件和天使翼的断面图，其描绘了风扇叶片的高度和轴向空隙。

图6是根据本发明的实施例的、由于在图4的轮空间中的再循环区所造成的吹扫流方向的变化的示意图。

图7是根据本发明的另一实施例的阻拦件和天使翼的示意图示，其分别包括在图4的轮空间中的蜂窝结构和顶端。

图8是根据本发明的实施例的图7的蜂窝结构98的放大视图，其描绘了由蜂窝结构98所提供的多个腔102。

图9是描绘了根据本发明的一实施例的、用于提供图2的燃气轮机的方法中所涉及的步骤的流程图。

部件列表：

10 常规涡轮

12 天使翼

14 阻拦件

16 轮空间

18 定子

20 转子

22 进入气体流

24 空隙区域

26 吹扫流

26 天使翼顶端

40 燃气轮机

42 压缩机

44 燃烧器

46 涡轮

48 轮空间

50 进入气体流

52 吹扫流

54 定子

56 转子

58 阻拦器

60 天使翼