專(zhuān)利名稱(chēng)：閉路冷卻葉片渦輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，通過(guò)在渦輪機(jī)活動(dòng)葉片內(nèi)供應(yīng)致冷劑并加以循環(huán)和收集，從而改善了燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備的性能。
傳統(tǒng)的渦輪機(jī)活動(dòng)葉片冷卻系統(tǒng)一般是閉路葉片冷卻系統(tǒng)，其用于加熱或冷卻一個(gè)作為活動(dòng)葉片固定構(gòu)件的輪子，首先通過(guò)將從多級(jí)壓縮機(jī)的選擇的一級(jí)抽取的空氣引至作為多級(jí)渦輪組的轉(zhuǎn)子，緩和輪子中產(chǎn)生的溫度梯度，然后通過(guò)在活動(dòng)葉片內(nèi)供應(yīng)及循環(huán)空氣而冷卻并降低活動(dòng)葉片金屬的溫度，在冷卻后將空氣排放進(jìn)渦輪機(jī)原來(lái)的氣體流路中。
但是，近來(lái)為了節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)，已經(jīng)要求在燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)備中達(dá)到系統(tǒng)的高效率。作為實(shí)現(xiàn)高效率的手段，使用了一種閉路葉片冷卻系統(tǒng)，在該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，在活動(dòng)葉片冷卻之后，冷卻介質(zhì)(下文中稱(chēng)為致冷劑)被全部收集而不象原來(lái)那樣作為廢氣排入渦輪機(jī)氣體流路中，并且通過(guò)返回管路在壓縮機(jī)和燃燒室之間返回。
因此，不僅以壓縮機(jī)抽取致冷劑的損耗得到補(bǔ)償，而且渦輪機(jī)冷卻吸收的熱能也在燃燒前加至氣體中，因而實(shí)現(xiàn)了一種得到高效率改進(jìn)的結(jié)構(gòu)。
例如，在日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文本第7-189740號(hào)和日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文本第9-242563號(hào)中描述了這樣的閉路葉片冷卻系統(tǒng)或渦輪機(jī)。
同時(shí)，在這種閉路葉片冷卻系統(tǒng)中，從靜止側(cè)供應(yīng)的致冷劑一般通過(guò)單一的供應(yīng)通路送至轉(zhuǎn)子，第一級(jí)活動(dòng)葉片(位于燃?xì)廨啓C(jī)主氣上游側(cè)的活動(dòng)葉片)的致冷劑和第二級(jí)活動(dòng)葉片(設(shè)在第一級(jí)活動(dòng)葉片下游側(cè)的活動(dòng)葉片)的致冷劑沒(méi)有區(qū)別，而且當(dāng)在冷卻每個(gè)活動(dòng)葉片之后從轉(zhuǎn)子在靜止側(cè)收集時(shí)，是通過(guò)單一的收集通路收集的，第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑和第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑沒(méi)有區(qū)別。因此，致冷劑送向第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片的分支點(diǎn)，以及從第一級(jí)活動(dòng)葉片收集的致冷劑和從第二級(jí)活動(dòng)葉片收集的致冷劑的合流部位都位于轉(zhuǎn)子內(nèi)。在轉(zhuǎn)子中分支點(diǎn)和合流部位之間，安裝著第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)流路和致冷劑收集流路，以及第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)流路和致冷劑收集流路，這些流路具有多條平行的致冷劑供應(yīng)流路和多條平行的致冷劑收集流路，它們連接于在每級(jí)的活動(dòng)葉片中的各致冷劑流路。
但是，在傳統(tǒng)的閉路葉片冷卻渦輪機(jī)中存在以下問(wèn)題。
由于穿過(guò)第二級(jí)活動(dòng)葉片的主氣在第一級(jí)活動(dòng)葉片中并不作動(dòng)，在第二級(jí)活動(dòng)葉片中的主氣溫度低于第一級(jí)活動(dòng)葉片中的主氣溫度。當(dāng)在燃燒室出口處的主氣溫度在1500℃的水平上時(shí)，在第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片之間的主氣的溫度差高于200℃。即使取決于材料特性，例如，材料種類(lèi)、單晶體、多晶體等，第一級(jí)活動(dòng)葉片的允許的金屬溫度高于第二級(jí)活動(dòng)葉片的允許的金屬溫度，也不可能借助材料來(lái)補(bǔ)償主氣溫度的高于200℃的溫差，因此，第一級(jí)活動(dòng)葉片要比第二級(jí)活動(dòng)葉片以較高的流動(dòng)速率供應(yīng)致冷劑來(lái)冷卻。
如上所述，在轉(zhuǎn)子內(nèi)部安裝著第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑流路(致冷劑供應(yīng)流路和致冷劑收集流路)和第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑流路(致冷劑供應(yīng)流路和致冷劑收集流路)。在這種情形中，假定在活動(dòng)葉片和轉(zhuǎn)子中，第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑流路的流動(dòng)阻力和第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑流路的流動(dòng)阻力彼此相等，相同量的致冷劑分別流過(guò)第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片。
但是，如上所述，這樣做在所需流動(dòng)速率不同的第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片中就不能分配適當(dāng)?shù)闹吕鋭┝鲃?dòng)速率。也就是說(shuō)，如果必須量的致冷劑送至第一級(jí)活動(dòng)葉片，那么，過(guò)量的致冷劑就會(huì)流過(guò)第二級(jí)活動(dòng)葉片，渦輪機(jī)的熱效率就會(huì)降低。反之，如果必須量的致冷劑送至第二級(jí)活動(dòng)葉片，那么，第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑就會(huì)不足，第一級(jí)活動(dòng)葉片將超過(guò)允許的金屬溫度。
在上面描述的基礎(chǔ)上，即使在轉(zhuǎn)子和活動(dòng)葉片中的每一個(gè)中的致冷劑供應(yīng)流路的橫截面積和阻力在設(shè)計(jì)階段被估計(jì)到，每條致冷劑流路在此基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，使每級(jí)的活動(dòng)葉片中以適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)速率流動(dòng)，對(duì)于每個(gè)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，并且在組裝和制造之后也容易引起實(shí)際變化，當(dāng)?shù)谝患?jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片中的每一個(gè)的溫度與設(shè)計(jì)值產(chǎn)生偏差時(shí)，必須根據(jù)第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片中的每一個(gè)的金屬溫度來(lái)調(diào)節(jié)所供應(yīng)的致冷劑的流動(dòng)速率分配。
通過(guò)單一供應(yīng)通路供至轉(zhuǎn)子的致冷劑在轉(zhuǎn)子中被分支為第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑和第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑，冷卻第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑在轉(zhuǎn)子中匯合，并通過(guò)單一收集通路在轉(zhuǎn)子之外被收集。因此，必須調(diào)節(jié)第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片中的每一個(gè)的致冷劑流動(dòng)速率，在這種情形中，必須考慮在致冷劑流路的什么位置上為調(diào)節(jié)流動(dòng)速率而調(diào)節(jié)流路的阻力。
在轉(zhuǎn)子的一般結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)子通過(guò)螺栓與多個(gè)在軸向重疊的輪子和間隔件鎖定，在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)流路阻力器安裝在轉(zhuǎn)子內(nèi)時(shí)，在每級(jí)的活動(dòng)葉片的流動(dòng)速率無(wú)論何時(shí)需要調(diào)節(jié)，都必須卸下轉(zhuǎn)子的鎖定螺栓，操作極為復(fù)雜且操作時(shí)間和成本增加。因此，如何調(diào)節(jié)流動(dòng)速率而又不拆卸轉(zhuǎn)子就成為一個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，其中，致冷劑能夠以適當(dāng)?shù)闹吕鋭┝鲃?dòng)速率分配被送至第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片中的每一個(gè)，并從其收集，具有必要的高致冷劑流動(dòng)速率。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，其中，向每級(jí)的活動(dòng)葉片的致冷劑流動(dòng)速率可以容易地調(diào)節(jié)而無(wú)需拆卸轉(zhuǎn)子。
(1)為了實(shí)現(xiàn)上述第一個(gè)目的，本發(fā)明提供一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有在燃?xì)廨啓C(jī)主氣流動(dòng)方向上布置的多級(jí)上的且固定在轉(zhuǎn)子外圓周上的活動(dòng)葉片，在多級(jí)活動(dòng)葉片之間從上游側(cè)至少向第一級(jí)和第二級(jí)活動(dòng)葉片供應(yīng)致冷劑，并且在冷卻后收集致冷劑而不將其排入主氣，其中，渦輪機(jī)在轉(zhuǎn)子內(nèi)具有第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路和第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑的供應(yīng)通路的分支點(diǎn)，以及第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑收集通路和第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑收集通路的合流部位，第一級(jí)活動(dòng)葉片的供應(yīng)通路和收集通路，以及第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路和致冷劑收集通路具有多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于收集致冷劑的平行流路，它們?cè)诜种c(diǎn)和合流部位之間連接于活動(dòng)葉片中的各致冷劑通路，第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)的多條平行流路和多條用于收集致冷劑的平行流路和第二級(jí)活動(dòng)葉片中的各致冷劑流路中的任何部分的最小橫截面積的總和小于第一級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的多條平行流路和用于收集致冷劑的多條平行流路和第一級(jí)活動(dòng)葉片中的各致冷劑流路中的任何部分的最小橫截面積的總和。
因此，對(duì)于必要致冷劑流動(dòng)速率顯著不同的第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片來(lái)說(shuō)，致冷劑能夠分別以適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)速率分配來(lái)供應(yīng)和收集。
(2)為了實(shí)現(xiàn)上述第一個(gè)目的，本發(fā)明提供一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)流路和致冷劑收集流路、第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)流路和致冷劑收集流路，以及在分支點(diǎn)和合流部位之間的用于供應(yīng)致冷劑的多條平行流路和用于收集致冷劑的多條平行流路，其中，在所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路、所述用于收集致冷劑的多條平行流路和在所述第一級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路中的任何部分上設(shè)置具有一條內(nèi)部流路的第一金屬接頭，以及在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路、所述用于收集致冷劑的多條平行流路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路中的任何部分上設(shè)置具有一條內(nèi)部流路的第二金屬接頭，第二金屬接頭的內(nèi)部流路的橫截面積的總和小于第一金屬接頭的內(nèi)部流路的橫截面積的總和。
因此，對(duì)于必要致冷劑流動(dòng)速率顯著不同的第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片來(lái)說(shuō)，致冷劑能夠分別以適當(dāng)?shù)闹吕鋭┝鲃?dòng)速率分配來(lái)供應(yīng)和收集。
(3)為了實(shí)現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明提供一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路和致冷劑收集通路、第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路和致冷劑收集通路和在分支點(diǎn)和結(jié)合部之間的多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于收集致冷劑的平行流路，其中，在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的多條平行流路、用于收集致冷劑的多條平行流路和在第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路中的任何部分上設(shè)置用于調(diào)節(jié)內(nèi)部流動(dòng)阻力的裝置。
因此，對(duì)于必要致冷劑流動(dòng)速率顯著不同的第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片來(lái)說(shuō)，致冷劑能夠分別以適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)速率分配來(lái)供應(yīng)和收集。
(4)另外，為了完成上述第一目的，本發(fā)明提供一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路和致冷劑收集通路、第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路和致冷劑收集通路和在分支點(diǎn)和結(jié)合部之間的多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于收集致冷劑的平行流路，其中，在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的多條平行流路、用于收集致冷劑的多條平行流路和在第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路中的任何部分上設(shè)置具有一條內(nèi)部流路的第三金屬接頭，所述第三金屬接頭具有用于調(diào)節(jié)內(nèi)部流動(dòng)阻力的裝置。
因此，對(duì)于必要致冷劑流動(dòng)速率顯著不同的第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片來(lái)說(shuō)，致冷劑能夠分別以適當(dāng)?shù)闹吕鋭┝鲃?dòng)速率分配來(lái)供應(yīng)和收集。
(5)為了完成上述第一和第二目的，本發(fā)明提供一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路和致冷劑收集通路、第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路和致冷劑收集通路和在分支點(diǎn)和結(jié)合部之間的多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于收集致冷劑的平行流路，其中，在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路和在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于收集致冷劑的所述多條平行流路和在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近中的任何部分的最小橫截面積的總和小于在所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路和在所述第一級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近中的任何部分的最小橫截面積的總和。
因此，對(duì)于必要致冷劑流動(dòng)速率顯著不同的第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片來(lái)說(shuō)，致冷劑能夠分別以適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)速率分配來(lái)供應(yīng)和收集，向著每級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑流動(dòng)速率可以被簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)而無(wú)需拆卸轉(zhuǎn)子。
(6)為了實(shí)現(xiàn)上述第一和第二目的，本發(fā)明提供一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路和致冷劑收集通路、第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路和致冷劑收集通路和在分支點(diǎn)和結(jié)合部之間的多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于收集致冷劑的平行流路，其中，在所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路和在所述第一級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近和所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的用于收集致冷劑的所述多條平行流路和在所述第一級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近中的任何部位上設(shè)置具有一條內(nèi)部流路的第一金屬接頭，以及在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路和在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于收集致冷劑的所述多條平行流路和在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近中的任何部分上設(shè)置具有一條內(nèi)部流路的第二金屬接頭，所述第二金屬接頭的內(nèi)部流路的橫截面積的總和小于所述第一金屬接頭的內(nèi)部流路的橫截面積的總和。
因此，對(duì)于必要致冷劑流動(dòng)速率顯著不同的第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片來(lái)說(shuō)，致冷劑能夠分別以適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)速率分配來(lái)供應(yīng)和收集，向著每級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑流動(dòng)速率可以被簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)而無(wú)需拆卸轉(zhuǎn)子。
(7)另外，為了實(shí)現(xiàn)上述第一和第二目的，本發(fā)明提供一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路和致冷劑收集通路、第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路和致冷劑收集通路和在分支點(diǎn)和結(jié)合部之間的多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于收集致冷劑的平行流路，其中，在第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的多條平行流路和在第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近和在第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于收集致冷劑的多條平行流路和在第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近中的任何部分上設(shè)置用于調(diào)節(jié)內(nèi)部流動(dòng)阻力的裝置。
因此，對(duì)于必要致冷劑流動(dòng)速率顯著不同的第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片來(lái)說(shuō)，致冷劑能夠分別以適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)速率分配來(lái)供應(yīng)和收集，向著每級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑流動(dòng)速率可以被簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)而無(wú)需拆卸轉(zhuǎn)子。
(8)為了實(shí)現(xiàn)上述第一和第二目的，本發(fā)明提供一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)流路和致冷劑收集流路、第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)流路和致冷劑收集流路，以及在分支點(diǎn)和合流部位之間的用于供應(yīng)致冷劑的多條平行流路和用于收集致冷劑的多條平行流路，其中，在第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的多條平行流路和在第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近和在第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于收集致冷劑的多條平行流路和在第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近中的任何部分上設(shè)置具有一條內(nèi)部流路的第三金屬接頭，所述第三金屬接頭具有一個(gè)用于調(diào)節(jié)內(nèi)部流動(dòng)阻力的裝置。
因此，對(duì)于必要致冷劑流動(dòng)速率顯著不同的第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片來(lái)說(shuō)，致冷劑能夠分別以適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)速率分配來(lái)供應(yīng)和收集，向著每級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑流動(dòng)速率可以被簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)而無(wú)需拆卸轉(zhuǎn)子。
(9)在上述(2)、(4)、(6)和(8)中，第一和第二金屬接頭或第三金屬接頭最好是供應(yīng)構(gòu)件和收集構(gòu)件，它們被安裝得可以防止致冷劑從轉(zhuǎn)子和第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片之間的間隙泄漏。
因此，采用防止致冷劑泄漏的供應(yīng)構(gòu)件或收集構(gòu)件，致冷劑的流動(dòng)速度可以受到調(diào)節(jié)。
(10)另外，在上述(1)至(8)中，至少在作為所述致冷劑的供應(yīng)源的靜止側(cè)和作為所述致冷劑的收集目的地的靜止側(cè)中的一個(gè)上的致冷劑流路中設(shè)置用于調(diào)節(jié)流動(dòng)阻力的裝置。
通過(guò)上述方式，不僅第二級(jí)活動(dòng)葉片而且第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑流動(dòng)速率的調(diào)節(jié)范圍可以變大。
(11)為了實(shí)現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明提供一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它在轉(zhuǎn)子內(nèi)具有第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路和第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路的一個(gè)分支點(diǎn)，以及第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑收集通路和第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑收集通路的一個(gè)結(jié)合部，其中，所述各流路形成得使第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑流路和致冷劑收集流路中所產(chǎn)生的壓力損失大于在第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑流路和致冷劑收集流路中產(chǎn)生的壓力損失。
通過(guò)上述方式，對(duì)于必要致動(dòng)劑流動(dòng)速率顯著不同的第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片來(lái)說(shuō)，致冷劑能夠分別以適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)速率分配來(lái)供應(yīng)和收集。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明如下

圖1是在渦輪機(jī)軸的方向上的半剖視圖，表示向著第一級(jí)活動(dòng)葉片的冷卻空氣供應(yīng)通路；圖2是在渦輪機(jī)軸的方向上的半剖視圖，表示向著第二級(jí)活動(dòng)葉片的冷卻空氣供應(yīng)通路；圖3是表示面對(duì)短軸的四級(jí)輪子的接合表面的視圖；圖4是在渦輪機(jī)軸的方向上的半剖視圖，表示從第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片的冷卻空氣收集通路；圖5是在第二級(jí)活動(dòng)葉片中的冷卻空氣的進(jìn)口部分和出口部分的放大視圖；圖6是在第二級(jí)活動(dòng)葉片中的冷卻空氣的進(jìn)口部分的放大視圖；圖7是第二級(jí)活動(dòng)葉片中的冷卻空氣的出口部分的放大視圖；圖8是當(dāng)一個(gè)最小橫截面構(gòu)件在上游側(cè)安裝在一個(gè)供應(yīng)構(gòu)件的進(jìn)口上的放大視圖。
現(xiàn)在對(duì)照附圖詳述本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是在渦輪機(jī)軸向上的半剖視圖，表示在該實(shí)施例的閉路冷卻葉片渦輪機(jī)中向著第一級(jí)活動(dòng)葉片的冷卻空氣供應(yīng)通路。在該圖中，一個(gè)轉(zhuǎn)子16包括第一級(jí)輪子1、第二級(jí)輪子2、第三級(jí)輪子3、第四級(jí)輪子4、由各輪子的側(cè)面夾緊的間隔件9,10和11、一個(gè)連接于一個(gè)壓縮機(jī)側(cè)部的遠(yuǎn)端構(gòu)件12和一個(gè)連接于第四級(jí)輪子4的側(cè)面的短軸13，所述遠(yuǎn)端構(gòu)件12、第一級(jí)輪子1至第四級(jí)輪子4、位于其間的間隔件9,10和11，以及短軸13由穿過(guò)每個(gè)輪子和間隔件上形成的通孔18的接合螺栓14牢固相連。在各級(jí)的輪子1,2,3和4的外圓周上固定著第一級(jí)活動(dòng)葉片5、第二級(jí)活動(dòng)葉片6、第三級(jí)活動(dòng)葉片7和第四級(jí)活動(dòng)葉片8，整體構(gòu)成一個(gè)渦輪機(jī)15。主氣沿著從第一級(jí)活動(dòng)葉片5至第四級(jí)活動(dòng)葉片8的方向(圖中從左到右的方向)流動(dòng)。
首先描述第一級(jí)活動(dòng)葉片5的冷卻空氣供應(yīng)通路。冷卻空氣17從圖中未畫(huà)出的本體的靜止側(cè)通過(guò)短軸的軸承部23的內(nèi)部，即，短軸的中心孔24供應(yīng)，流入短軸13和第四級(jí)輪子4形成的一個(gè)空腔25。流入空腔25的冷卻空氣17通過(guò)第四級(jí)輪子4和短軸13的接合面26上沿徑向形成的縫27從接合面26沿軸向穿過(guò)第四級(jí)輪子4的供應(yīng)孔28、穿過(guò)間隔件11的供應(yīng)孔29、穿過(guò)第三級(jí)輪子3的供應(yīng)孔30和穿過(guò)間隔件10的供應(yīng)孔31。流過(guò)供應(yīng)孔31的冷卻空氣17被送至穿過(guò)第二級(jí)輪子2的供應(yīng)孔32。流過(guò)穿過(guò)第二級(jí)輪子2的供應(yīng)孔32的冷卻空氣17通過(guò)一個(gè)穿過(guò)間隔件9的供應(yīng)孔37和一個(gè)穿過(guò)第一級(jí)輪子1的供應(yīng)孔38被送至在第一級(jí)輪子1和遠(yuǎn)端構(gòu)件12的接合面39上沿徑向形成的縫40。送至縫40的冷卻空氣17到達(dá)一個(gè)空腔41，該空腔位于與轉(zhuǎn)子軸相同的軸上的圓形流路中，是由第一級(jí)輪子1和遠(yuǎn)端構(gòu)件12形成的，然后，冷卻空氣通過(guò)一個(gè)作為各第一級(jí)活動(dòng)葉片5的用于供應(yīng)致冷劑的一條平行流路的孔42被供應(yīng)到各第一級(jí)活動(dòng)葉片5，孔42沿徑向設(shè)置在第一級(jí)輪子外周的側(cè)面上。
圖2是渦輪機(jī)軸向的半剖視圖，表示第二級(jí)活動(dòng)葉片的冷卻空氣供應(yīng)通路，下面對(duì)照該圖描述第二級(jí)活動(dòng)葉片的冷卻空氣供應(yīng)通路。按照與第一級(jí)活動(dòng)葉片5的情形中相同的方式，冷卻空氣17從圖中未畫(huà)出的本體的靜止側(cè)通過(guò)短軸13的軸承部分23內(nèi)部。即，短軸的中心孔24送入由短軸13和第四級(jí)輪子4形成的空腔25。送入空腔25的冷卻空氣通過(guò)在第四級(jí)輪子4和短軸13的接合面26上沿徑向形成的縫51到達(dá)在軸向上從接合面26穿過(guò)第四級(jí)輪子4的供應(yīng)孔52、穿過(guò)間隔件11的供應(yīng)孔53、穿過(guò)第三級(jí)輪子3的供應(yīng)孔54和穿過(guò)間隔件10的供應(yīng)孔55。流過(guò)供應(yīng)孔55的冷卻空氣被送至在第二級(jí)輪子2和間隔件10的接合面60上形成的縫56。送至縫56的冷卻空氣17到達(dá)一個(gè)空腔57，該空腔位于在與轉(zhuǎn)子軸相同的軸上的圓形流路中，由第二級(jí)輪子2和間隔件10形成，然后，冷卻空氣通過(guò)一個(gè)孔56送至各第二級(jí)活動(dòng)葉片6，所述孔56沿徑向設(shè)置在第二級(jí)輪子外周的側(cè)面上，作為各第二級(jí)活動(dòng)葉片6的用于供應(yīng)致冷劑的一條平行流路。
第四級(jí)輪子面對(duì)短軸13的接合面26表示在圖3中。在外周上設(shè)有螺栓孔18，在周向上12個(gè)均勻的間隔上連接螺栓插入上述螺栓孔。在其內(nèi)周側(cè)設(shè)有在周向上以三個(gè)均勻間隔設(shè)置的縫27和供應(yīng)孔28，第一級(jí)活動(dòng)葉片的冷卻空氣從其中流過(guò)，另外，在相同的徑向位置，在周向的三個(gè)均勻間隔上設(shè)有縫51和供應(yīng)孔52，第二級(jí)活動(dòng)葉片的冷卻空氣從其中流過(guò)。按照這個(gè)實(shí)施例，送至轉(zhuǎn)子16的冷卻空氣從轉(zhuǎn)子16中的空腔25分支出流過(guò)縫27的第一級(jí)活動(dòng)葉片的冷卻空氣和流過(guò)縫51的第二級(jí)活動(dòng)葉片的冷卻空氣，換言之，兩條冷卻空氣流路在轉(zhuǎn)子16中的分支點(diǎn)是空腔25。
圖4是在渦輪軸向上的半剖視圖，表示冷卻空氣17從第一級(jí)活動(dòng)葉片5和第二級(jí)活動(dòng)葉片6的收集通路，下面對(duì)照該圖描述在各級(jí)上冷卻空氣17從活動(dòng)葉片5和6的收集通路。從各級(jí)第一級(jí)活動(dòng)葉片5收集的冷卻空氣17通過(guò)作為致冷劑收集的平行流路和接合部的、設(shè)在分隔件9上一個(gè)收集孔71到達(dá)一個(gè)空腔72，該空腔位于與轉(zhuǎn)子軸相同的軸上的圓形流路中，由分隔件9和第二級(jí)輪子2形成。流入空腔72的冷卻空氣17通過(guò)一個(gè)縫73引入一個(gè)收集孔74，該收集孔在分隔件9中形成。
另一方面，從各第二級(jí)活動(dòng)葉片6收集的冷卻空氣17通過(guò)一個(gè)作為用作致冷劑收集的平行流路和接合部的、設(shè)在分隔件9的外周內(nèi)的收集孔75到達(dá)一個(gè)空腔76，該空腔位于與轉(zhuǎn)子軸相同的軸上的圓形流路中，由分隔件9和第一級(jí)輪子1形成。流入空腔76的冷卻空氣17通過(guò)一個(gè)縫77與流過(guò)收集孔74的第一級(jí)活動(dòng)葉片5的收集空氣結(jié)合。換言之，冷卻空氣17的兩條流路在轉(zhuǎn)子16中的合流部是收集孔74的出口。合流后的冷卻空氣通過(guò)第一級(jí)輪子1中形成的一個(gè)收集孔78和遠(yuǎn)端構(gòu)件12中形成的一個(gè)收集孔79排出轉(zhuǎn)子16，并通過(guò)圖中未示出的本體的靜止側(cè)上的收集通道收集。
圖5是第二級(jí)活動(dòng)葉片6中的冷卻空氣17的進(jìn)口部分和出口部分。在第二級(jí)輪子2的外周側(cè)上形成的徑向孔58通過(guò)第二級(jí)活動(dòng)葉片6的冷卻空氣供應(yīng)孔83。徑向孔58和冷卻空氣供應(yīng)孔83的邊限是在第二級(jí)輪子2和第二級(jí)活動(dòng)葉片6剛好彼此接觸的連接處的結(jié)合部，在結(jié)合部85中有一個(gè)微小的間隙。為了防止冷卻空氣17從結(jié)合部85泄漏，徑向孔和冷卻空氣供應(yīng)孔83相互連接，覆蓋結(jié)合部85的金屬接頭處的一個(gè)供應(yīng)構(gòu)件81裝配在其中。
冷卻第二級(jí)活動(dòng)葉片6之后的冷卻空氣17通過(guò)一個(gè)冷卻空氣收集孔84被引入間隔件9外周中形成的收集孔71。冷卻空氣收集孔84和收集孔71的邊界是第二級(jí)活動(dòng)葉片6和分隔件剛好彼此接觸的連接處的邊界86，在邊界86中也有一個(gè)微小的間隙。為了防止冷卻空氣17從邊界86泄漏，冷卻空氣收集孔84和收集孔71相互連接，在覆蓋邊界86的金屬接頭處的一個(gè)收集構(gòu)件82裝配在其中，在第一級(jí)活動(dòng)葉片5中的進(jìn)口部分和出口部分也具有結(jié)構(gòu)相同的一個(gè)供應(yīng)構(gòu)件和一個(gè)收集構(gòu)件。
同時(shí)，由于流過(guò)第二級(jí)活動(dòng)葉片的主氣在第一級(jí)活動(dòng)葉片中并不作功，在第二級(jí)活動(dòng)葉片6中的主氣的溫度低于第一級(jí)活動(dòng)葉片5的主氣溫度。當(dāng)燃燒室的出口處的溫度在1500℃的水平上時(shí)，第一級(jí)活動(dòng)葉片5和第二級(jí)活動(dòng)葉片6之間的主氣溫度差大于200℃。即使取決于材料特性，例如，材料種類(lèi)、單晶體、多晶體等因素，第一級(jí)活動(dòng)葉片5的允許金屬溫度高于第二級(jí)活動(dòng)葉片6的允許金屬溫度，借助材料也不能補(bǔ)償高于200℃的主氣溫差，第一級(jí)活動(dòng)葉片的必要冷卻空氣量多于第二級(jí)活動(dòng)葉片6的必要冷卻空氣量。
當(dāng)采用可以向第一級(jí)活動(dòng)葉片5主動(dòng)提供多的冷卻空氣17的結(jié)構(gòu)時(shí)，例如，當(dāng)?shù)谝患?jí)活動(dòng)葉片5側(cè)的通路只是形成得較寬時(shí)，第一級(jí)活動(dòng)葉片5內(nèi)的流路阻力只是變大(即，冷卻空氣受阻)，相反，冷卻空氣17的壓力損失變得高于第二級(jí)活動(dòng)葉片6的冷卻空氣壓力損失。
如圖2所示，從作為分支點(diǎn)的空腔25通過(guò)每條流路流至作為結(jié)合部收集孔74的冷卻空氣17的壓力損失，在第一級(jí)活動(dòng)葉片5側(cè)和第二級(jí)活動(dòng)葉片6側(cè)之間彼此相等，因而當(dāng)?shù)诙?jí)活動(dòng)葉片6側(cè)的而不是第二級(jí)活動(dòng)葉片6的內(nèi)部的通路產(chǎn)生的壓力損失受到調(diào)節(jié)，以便相應(yīng)于第一級(jí)活動(dòng)葉片5內(nèi)的冷卻空氣的壓力損失較高的情形而高于第一級(jí)活動(dòng)葉片5側(cè)的壓力損失時(shí)，較多的冷卻空氣17可以順利地流過(guò)第一級(jí)活動(dòng)葉片5。
為了增加在第二級(jí)活動(dòng)葉片6側(cè)上的通路上產(chǎn)生的壓力損失，使第二級(jí)活動(dòng)葉片6側(cè)上的通路的長(zhǎng)度長(zhǎng)于第一級(jí)活動(dòng)葉片5側(cè)上的通路的長(zhǎng)度，或者使設(shè)在第二級(jí)活動(dòng)葉片6側(cè)上的多條通路的最小橫截面積的總和小于設(shè)在第一級(jí)活動(dòng)葉片5側(cè)上的多條通路的最小橫截面積的總和。從結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來(lái)看，調(diào)節(jié)橫截面積的結(jié)構(gòu)比改變通路長(zhǎng)度的結(jié)構(gòu)更易于制造。
圖6是圖5所示的第二級(jí)活動(dòng)葉片6中的冷卻空氣17的進(jìn)口部分的放大視圖。為了使第二級(jí)活動(dòng)葉片6側(cè)上的各通路的最小橫截面積的總和小于第一級(jí)活動(dòng)葉片5側(cè)上的各通路的最小橫截面積的總和，在供應(yīng)構(gòu)件81中裝有一個(gè)最小截面構(gòu)件91。圖7是圖5所示的第二級(jí)活動(dòng)葉片6中的冷卻空氣17的出口部分的放大視圖。為了使第二級(jí)活動(dòng)葉片6側(cè)上的各通路的最小橫截面積的總和小于第一級(jí)活動(dòng)葉片5側(cè)上的各通路的最小橫截面積的總和，在收集構(gòu)件82中設(shè)有一個(gè)最小截面構(gòu)件92。上述最小截面構(gòu)件91和92作為冷卻空氣17的限制板(或孔板)發(fā)揮作用，按照本實(shí)施例，所采用的結(jié)構(gòu)是將它們裝在供應(yīng)構(gòu)件81和收集構(gòu)件82中。但是，甚至當(dāng)最小截面構(gòu)件裝在它們中的任一個(gè)內(nèi)時(shí)，也可以有效地起到作用。
在一般的渦輪機(jī)結(jié)構(gòu)中，渦輪機(jī)的活動(dòng)葉片可以裝、拆或更換而無(wú)需卸下連接螺栓14及拆卸轉(zhuǎn)子16。因此，供應(yīng)構(gòu)件81和收集構(gòu)件82構(gòu)制得可通過(guò)拆卸活動(dòng)葉片而容易地取出，因而供應(yīng)構(gòu)件81和收集構(gòu)件82也可以裝、拆或更換而無(wú)需卸下連接螺栓14及拆卸轉(zhuǎn)子16。
即使轉(zhuǎn)子16中的冷卻空氣供應(yīng)流路的橫截面積和阻力、冷卻活動(dòng)葉片內(nèi)的流路阻力和轉(zhuǎn)子中的冷卻空氣收集流路的橫截面積和阻力在設(shè)計(jì)階段加以估算，并且據(jù)此設(shè)計(jì)和制造每條流路，因而當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在每級(jí)活動(dòng)葉片中流動(dòng)著適當(dāng)?shù)牧鲃?dòng)速率，每個(gè)第一級(jí)活動(dòng)葉片5和第二級(jí)活動(dòng)葉片6的金屬溫度易于改變，且易于從設(shè)計(jì)值偏離，因而使精確度受限，必須在組裝和制造后，按照第一級(jí)活動(dòng)葉片5和第二級(jí)活動(dòng)葉片6中的每一個(gè)的金屬溫度來(lái)調(diào)節(jié)冷卻空氣量。當(dāng)在收集構(gòu)件81中裝入最小截面構(gòu)件91或在供應(yīng)構(gòu)件82中裝入最小截面構(gòu)件92時(shí)，無(wú)需拆卸連接螺栓14及拆卸轉(zhuǎn)子16及進(jìn)行需要麻煩的調(diào)節(jié)的再組裝轉(zhuǎn)子16，就可以改變最小截面構(gòu)件的流路面積，從而調(diào)節(jié)冷卻空氣量，因此，流動(dòng)速率可以簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)，操作時(shí)間顯著縮短，成本降低。
當(dāng)供應(yīng)構(gòu)件81和收集構(gòu)件82本身需要更換，或者最小截面構(gòu)件91和92需要更換，或者需要通過(guò)研磨最小截面構(gòu)件91和92的流路來(lái)調(diào)節(jié)流動(dòng)速率時(shí)，由于供應(yīng)構(gòu)件81和收集構(gòu)件82作為零件是很小的，因而它們的可操作性是很好的。
另外，通過(guò)將最小截面構(gòu)件91安裝于供應(yīng)構(gòu)件81而不是將最小截面構(gòu)件92安裝于供應(yīng)構(gòu)件82的方式，在流過(guò)葉片之前，由最小截面構(gòu)件91產(chǎn)生壓力損失，從而使第二級(jí)活動(dòng)葉片6中的冷卻空氣壓力下降。冷卻空氣從第二級(jí)活動(dòng)葉片6中產(chǎn)生的縫隙和間隙的泄漏量相應(yīng)于降低的冷卻空氣壓力而變小。
如圖8所示，當(dāng)將最小截面構(gòu)件91安裝于供應(yīng)構(gòu)件81的上游側(cè)上的進(jìn)口上時(shí)，可以更大地抑制向著結(jié)合部85的泄漏。
當(dāng)圖3所示的第二級(jí)活動(dòng)葉片的供應(yīng)孔52的數(shù)目小于第一級(jí)活動(dòng)葉片的供應(yīng)孔28的數(shù)目，且供應(yīng)孔52的直徑小于供應(yīng)孔28的直徑時(shí)，第二級(jí)活動(dòng)葉片側(cè)上的各冷卻空氣通路的最小橫截面積的總和也可以小于第一級(jí)活動(dòng)葉片側(cè)上的各冷卻空氣通路的最小橫截面的總和。
即使未設(shè)置供應(yīng)構(gòu)件81和收集構(gòu)件82，也可以只安裝最小截面構(gòu)件91和最小截面構(gòu)件92，例如，在一種可能的結(jié)構(gòu)中，在從結(jié)合部85或邊界86的致冷劑流路軸線相同的軸線上形成一個(gè)深的端面孔，并且將一個(gè)具有與所述孔直徑相同的外徑的最小截面構(gòu)件裝在其中。當(dāng)采用這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，當(dāng)拆下活動(dòng)葉片時(shí)可以容易地裝、拆最小截面構(gòu)件，即使最小截面構(gòu)件設(shè)置得離開(kāi)結(jié)合部85和邊界86的附近，流動(dòng)速率可以簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)而無(wú)需拆卸轉(zhuǎn)子16。
另外，在圖2所示的短軸13側(cè)上，例如，可以安裝在第二級(jí)活動(dòng)葉片側(cè)上的冷卻空氣的流路調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，例如，一個(gè)螺釘式構(gòu)件，其用于通過(guò)改變螺紋深度來(lái)改變流路面積，從而調(diào)節(jié)流路。
當(dāng)只需要通過(guò)在轉(zhuǎn)子16內(nèi)，第二級(jí)活動(dòng)葉片側(cè)上的冷卻空氣通路側(cè)來(lái)調(diào)節(jié)流動(dòng)速率時(shí)，可以通過(guò)上述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的功能來(lái)調(diào)節(jié)第二級(jí)活動(dòng)葉片6的冷卻空氣流動(dòng)速率，也就是說(shuō)，調(diào)節(jié)范圍大。但是，第一級(jí)活動(dòng)葉片5的冷卻空氣流動(dòng)速率的調(diào)節(jié)范圍小于第二級(jí)活動(dòng)葉片6的冷卻空氣流動(dòng)速率，這是由于沒(méi)有直接調(diào)節(jié)它的機(jī)構(gòu)。在一種結(jié)構(gòu)中，如果不僅借助第二級(jí)活動(dòng)葉片側(cè)上的冷卻空氣路徑來(lái)調(diào)節(jié)流動(dòng)速率，而且也可以在引入轉(zhuǎn)子16之前，在本體的靜止側(cè)上進(jìn)行流動(dòng)速率調(diào)節(jié)，那么，在使用第一級(jí)活動(dòng)葉片的冷卻空氣和第二級(jí)活動(dòng)葉片的冷卻空氣之前，也可使第一級(jí)活動(dòng)葉片5的冷卻空氣流動(dòng)速率的調(diào)節(jié)范圍變大。也就是說(shuō)，第一級(jí)活動(dòng)葉片的流動(dòng)速率是在本體的靜止側(cè)上的流動(dòng)速率調(diào)節(jié)中被調(diào)節(jié)的，而第二級(jí)活動(dòng)葉片的流動(dòng)速率是在轉(zhuǎn)子16中的第一級(jí)活動(dòng)葉片側(cè)上的冷卻空氣路徑的流動(dòng)速率調(diào)節(jié)中被調(diào)節(jié)的。在圖中未畫(huà)出的本體的靜止側(cè)的結(jié)構(gòu)中，設(shè)有冷卻空氣17的供應(yīng)管和冷卻空氣的收集管。
本實(shí)施例采用的結(jié)構(gòu)中，向第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片供應(yīng)致冷劑的供應(yīng)分支點(diǎn)和從第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片收集致冷劑的收集結(jié)合部設(shè)置在轉(zhuǎn)子內(nèi)。但是，本發(fā)明的應(yīng)用并不局限于這種結(jié)構(gòu)。如上所述，只要是使用的一種結(jié)構(gòu)中，通過(guò)使連接于每個(gè)活動(dòng)葉片級(jí)的各流路的彼此平行的多條通路的最小橫截面積的總和，對(duì)于每個(gè)活動(dòng)葉片級(jí)的每條流路來(lái)說(shuō)是不同的，從而使致冷劑流動(dòng)速率受到調(diào)節(jié)，即使在本發(fā)明所應(yīng)用的結(jié)構(gòu)中，例如，供應(yīng)分支點(diǎn)和收集結(jié)合部中的至少一個(gè)設(shè)置在本體的靜止側(cè)上，并且相應(yīng)于每個(gè)活動(dòng)葉片級(jí)的供應(yīng)進(jìn)口或收集出口設(shè)置在轉(zhuǎn)子中并連接于每個(gè)活動(dòng)葉片級(jí)，就可以取得本發(fā)明的效果。
本發(fā)明也可以應(yīng)用于第三和其后的級(jí)的活動(dòng)葉片也準(zhǔn)備在將來(lái)被冷卻的情形，在這種情形中，使相對(duì)地設(shè)在主氣流向上游側(cè)的活動(dòng)葉片級(jí)側(cè)上的各路徑的最小橫截面積的總和小于相對(duì)地設(shè)置在下游側(cè)的活動(dòng)葉片級(jí)側(cè)上的各路徑的最小橫截面積的總和，最好調(diào)節(jié)裝在每個(gè)供應(yīng)構(gòu)件中的最小截面構(gòu)件的流路的橫截面積。
上述實(shí)施例是在下述假定下描述的本發(fā)明應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)上，目的是使用壓縮空氣作為致冷劑并且取出轉(zhuǎn)動(dòng)軸力。但是，本發(fā)明并不局限于此。例如，本發(fā)明可以應(yīng)用于一種燃?xì)廨啓C(jī)，其具有下述結(jié)構(gòu)廢熱收集鍋爐安裝在燃?xì)廨啓C(jī)中，所產(chǎn)生的蒸汽用作致冷劑，當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)用于向化學(xué)精煉廠提供動(dòng)力時(shí)，作為副產(chǎn)品所產(chǎn)生的氮?dú)庥米髦吕鋭换蛘邚U氣用作噴射推力。
如上所述，按照本發(fā)明，對(duì)于必要制冷劑流動(dòng)速率顯著不同的第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片來(lái)說(shuō)，致冷劑可以分別按照適當(dāng)?shù)闹吕鋭┝鲃?dòng)速率分配來(lái)供應(yīng)和收集。
按照本發(fā)明，向每級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑流動(dòng)速率可以簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)而無(wú)需拆卸轉(zhuǎn)子。
另外，按照本發(fā)明，采用供應(yīng)構(gòu)件或收集構(gòu)件來(lái)抑制致冷劑的泄漏，因而可以調(diào)節(jié)致冷劑的流動(dòng)速率。
按照本發(fā)明，不僅可增加第二級(jí)活動(dòng)葉片，而且也可增加第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑流動(dòng)速率的調(diào)節(jié)范圍。
權(quán)利要求
1．一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有在燃?xì)廨啓C(jī)主氣的流動(dòng)方向上布置且在轉(zhuǎn)子外周上固定的多級(jí)活動(dòng)葉片，在所述多級(jí)活動(dòng)葉片之間，從上游側(cè)至少向第一級(jí)和第二級(jí)活動(dòng)葉片供應(yīng)致冷劑，并且在冷卻后收集所述致冷劑而不將其排放入主氣，其中所述渦輪機(jī)在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)具有所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑供應(yīng)通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑供應(yīng)通路的一個(gè)分支點(diǎn)，以及所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑收集通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑收集通路的一個(gè)結(jié)合部，所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路，以及所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路具有多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于收集致冷劑的平行流路，它們?cè)谒龇种c(diǎn)和所述結(jié)合部之間連接于在每級(jí)所述活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑通路，以及所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路和所述用于致冷劑收集的所述多條平行流路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路中的任何部分的最小橫截面積的總和小于所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路和所述用于致冷劑收集的所述多條平行流路和在所述第一級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路中的任何部分的最小橫截面積的總和。
2．一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有在燃?xì)廨啓C(jī)主氣的流動(dòng)方向上布置的且在轉(zhuǎn)子外周上固定的多級(jí)活動(dòng)葉片，在所述多級(jí)活動(dòng)葉片之間從上游側(cè)至少向第一級(jí)活動(dòng)葉片和第二級(jí)活動(dòng)葉片供應(yīng)致冷劑，并且在冷卻后收集所述致冷劑而不將其排放入主氣，其中所述渦輪機(jī)在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)具有所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路的一個(gè)分支點(diǎn)，以及所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑收集通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑收集通路的一個(gè)致冷劑結(jié)合部，所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路，以及所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路具有用于供應(yīng)致冷劑的多條平行流路和用于收集致冷劑的多條平行流路，它們?cè)谒龇种c(diǎn)和所述結(jié)合部之間連接于所述活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑通路，具有一條內(nèi)部流路的第一金屬接頭布置在所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條流路、所述用于收集致冷劑的多條流路和在所述第一級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路中的任何部分上，具有一條內(nèi)部流路的第二金屬接頭布置在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路、所述用于收集致冷劑的多條平行流路和在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路中的任何部分上，以及所述第二金屬接頭的所述內(nèi)部流路的橫截面積的總和小于所述第一金屬接頭的所述內(nèi)部流路的橫截面積的總和。
3．一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有在燃?xì)廨啓C(jī)主氣的流動(dòng)方向上布置且在轉(zhuǎn)子外周上固定的多級(jí)活動(dòng)葉片，在所述多級(jí)活動(dòng)葉片之間，從上游側(cè)至少向第一級(jí)和第二級(jí)活動(dòng)葉片供應(yīng)致冷劑，并且在冷卻后收集所述致冷劑而不將其排放入主氣，其中所述渦輪機(jī)在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)具有所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑供應(yīng)通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑供應(yīng)通路的一個(gè)分支點(diǎn)，以及所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑收集通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑收集通路的一個(gè)結(jié)合部，所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路，以及所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路具有多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于收集致冷劑的平行流路，它們?cè)谒龇种c(diǎn)和所述結(jié)合部之間連接于在每級(jí)所述活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑通路，用于調(diào)節(jié)內(nèi)部流動(dòng)阻力的裝置設(shè)置在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路、所述用于收集致冷劑的多條平行流路和在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路中的任何部分上。
4．一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有在燃?xì)廨啓C(jī)主氣的流動(dòng)方向上布置且在轉(zhuǎn)子外周上固定的多級(jí)活動(dòng)葉片，在所述多級(jí)活動(dòng)葉片之間，從上游側(cè)至少向第一級(jí)和第二級(jí)活動(dòng)葉片供應(yīng)致冷劑，并且在冷卻后收集所述致冷劑而不將其排放入主氣，其中所述渦輪機(jī)在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)具有所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑供應(yīng)通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑供應(yīng)通路的一個(gè)分支點(diǎn)，以及所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑收集通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑收集通路的一個(gè)結(jié)合部，所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路，以及所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路具有多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于收集致冷劑的平行流路，它們?cè)谒龇种c(diǎn)和所述結(jié)合部之間連接于在每級(jí)所述活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑通路，具有一條內(nèi)部流路的第三金屬接頭布置在所述第二活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路、所述用于收集致冷劑的多條平行流路和在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路中的任何部分上，以及所述第三金屬接頭具有用于調(diào)節(jié)內(nèi)部流動(dòng)阻力的裝置。
5．一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有在燃?xì)廨啓C(jī)主氣的流動(dòng)方向上布置且在轉(zhuǎn)子外周上固定的多級(jí)活動(dòng)葉片，在所述多級(jí)活動(dòng)葉片之間，從上游側(cè)至少向第一級(jí)和第二級(jí)活動(dòng)葉片供應(yīng)致冷劑，并且在冷卻后收集所述致冷劑而不將其排放入主氣，其中所述渦輪機(jī)在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)具有所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑供應(yīng)通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑供應(yīng)通路的一個(gè)分支點(diǎn)，以及所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑收集通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑收集通路的一個(gè)結(jié)合部，所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路，以及所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路具有多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于收集致冷劑的平行流路，它們?cè)谒龇种c(diǎn)和所述結(jié)合部之間連接于在每級(jí)所述活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑通路，所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各流路的連接部附近和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于收集致冷劑的所述多條平行流路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各流路的連接部附近中的任何部分的最小橫截面積的總和小于所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路和所述第一級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各流路的連接部附近和所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的用于收集致冷劑的所述多條平行流路和所述第一級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近中的任何部分的最小橫截面積的總和。
6．一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有在燃?xì)廨啓C(jī)主氣的流動(dòng)方向上布置且在轉(zhuǎn)子外周上固定的多級(jí)活動(dòng)葉片，在所述多級(jí)活動(dòng)葉片之間，從上游側(cè)至少向第一級(jí)和第二級(jí)活動(dòng)葉片供應(yīng)致冷劑，并且在冷卻后收集所述致冷劑而不將其排放入主氣，其中所述渦輪機(jī)在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)具有所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑供應(yīng)通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑供應(yīng)通路的一個(gè)分支點(diǎn)，以及所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑收集通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑收集通路的一個(gè)結(jié)合部，所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路，以及所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路具有多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于收集致冷劑的平行流路，它們?cè)谒龇种c(diǎn)和所述結(jié)合部之間連接于在每級(jí)所述活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑通路，在所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路和所述第一級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近和所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的用于收集致冷劑的所述多條平行流路和所述第一級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近中的任何部分上設(shè)置具有一條內(nèi)部流路的第一金屬接頭，在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于收集致冷劑的所述多條平行流路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近中的任何部分上設(shè)置具有一條內(nèi)部流路的第二金屬接頭，所述第二金屬接頭的所述內(nèi)部流路的橫截面積的總和小于所述第一金屬接頭的所述內(nèi)部流路的橫截面積的總和。
7．一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有在燃?xì)廨啓C(jī)主氣的流動(dòng)方向上布置且在轉(zhuǎn)子外周上固定的多級(jí)活動(dòng)葉片，在所述多級(jí)活動(dòng)葉片之間，從上游側(cè)至少向第一級(jí)和第二級(jí)活動(dòng)葉片供應(yīng)致冷劑，并且在冷卻后收集所述致冷劑而不將其排放入主氣，其中所述渦輪機(jī)在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)具有所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑供應(yīng)通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑供應(yīng)通路的一個(gè)分支點(diǎn)，以及所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑收集通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑收集通路的一個(gè)結(jié)合部，所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路，以及所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路具有多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于收集致冷劑的平行流路，它們?cè)谒龇种c(diǎn)和所述結(jié)合部之間連接于在每級(jí)所述活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑通路，在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于收集致冷劑的所述多條平行流路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近中的任何部分上設(shè)置用于調(diào)節(jié)內(nèi)部流動(dòng)阻力的裝置。
8．一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有在燃?xì)廨啓C(jī)主氣的流動(dòng)方向上布置且在轉(zhuǎn)子外周上固定的多級(jí)活動(dòng)葉片，在所述多級(jí)活動(dòng)葉片之間，從上游側(cè)至少向第一級(jí)和第二級(jí)活動(dòng)葉片供應(yīng)致冷劑，并且在冷卻后收集所述致冷劑而不將其排放入主氣，其中所述渦輪機(jī)在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)具有一條所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路、一條所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑供應(yīng)通路、一條所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑收集通路和一條所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的致冷劑收集通路，所述渦輪機(jī)在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)具有所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路的一個(gè)分支點(diǎn)，以及所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑收集通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑第二級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑收集通路的結(jié)合部，所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路，以及所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑供應(yīng)通路和所述致冷劑收集通路具有多條用于供應(yīng)致冷劑的平行流路和多條用于收集致冷劑的平行流路，它們?cè)谒龇种c(diǎn)和所述結(jié)合部之間，連接于所述各級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑通路，在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于供應(yīng)致冷劑的所述多條平行流路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的用于收集致冷劑的所述多條平行流路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片中的所述各致冷劑流路的連接部附近中的任何部分上設(shè)置具有一條內(nèi)部流路的第三金屬接頭，所述第三金屬接頭具有用于調(diào)節(jié)內(nèi)部流動(dòng)阻力的裝置。
9．如權(quán)利要求2,4,6和8中任一項(xiàng)所述的閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，其特征在于所述第一和第二金屬接頭或第三金屬接頭是一個(gè)供應(yīng)構(gòu)件或收集構(gòu)件，其被安裝以便抑制致冷劑從所述轉(zhuǎn)子和所述第一級(jí)活動(dòng)葉片和所述第一級(jí)活動(dòng)葉片之間的間隙的泄漏。
10．如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，其特征在于至少在作為所述致冷劑供應(yīng)源的靜止側(cè)和作為所述致冷劑收集目的地的靜止側(cè)中的一個(gè)上還設(shè)有用于調(diào)節(jié)流動(dòng)阻力的裝置。
11．一種閉路冷卻葉片渦輪機(jī)，它具有在燃?xì)廨啓C(jī)主氣的流動(dòng)方向上布置且在轉(zhuǎn)子外周上固定的多級(jí)活動(dòng)葉片，在所述多級(jí)活動(dòng)葉片之間，從上游側(cè)至少向第一級(jí)和第二級(jí)活動(dòng)葉片供應(yīng)致冷劑，并且在冷卻后收集所述致冷劑而不將其排放入主氣，其中所述渦輪機(jī)在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)具有所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑供應(yīng)通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑供應(yīng)通路的一個(gè)分支點(diǎn)和所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑收集通路和所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的一條致冷劑收集通路的一個(gè)結(jié)合部，所述各流路形成得使在所述第二級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑流路和所述致冷劑收集流路中產(chǎn)生的壓力損失可以大于所述第一級(jí)活動(dòng)葉片的所述致冷劑流路和所述致冷劑收集流路中產(chǎn)生的壓力損失。
全文摘要
在閉路冷卻葉片渦輪機(jī)中,第二級(jí)輪子外周中形成的徑向孔通至第二級(jí)活動(dòng)葉片的冷卻空氣供應(yīng)孔,為了防止冷卻空氣漏入結(jié)合部,徑向孔和冷卻空氣供應(yīng)孔相連接,覆蓋結(jié)合部的供應(yīng)構(gòu)件裝配在其中。冷卻第二級(jí)活動(dòng)葉片的冷卻空氣通過(guò)冷卻空氣收集孔引入分隔件外周中形成的收集孔,為了防止冷卻空氣漏入邊界,冷卻空氣收集孔和收集孔相互連接,覆蓋邊界的收集構(gòu)件裝配在其中。為了使第一級(jí)活動(dòng)葉片的各通路的最小橫截面積的總和小于第一級(jí)活動(dòng)葉片的各通路的最小橫截面積的總和,最小截面構(gòu)件裝在供應(yīng)構(gòu)件中。
文檔編號(hào)F01D5/08GK1311390SQ00126100
公開(kāi)日2001年9月5日 申請(qǐng)日期2000年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月2日
發(fā)明者圓島信也, 安齊俊一, 野田雅美, 松本學(xué), 木塚宣明, 高野剛 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所