回转机械中用于间隙控制的系统和方法

专利名称：回转机械中用于间隙控制的系统和方法
技术领域：
本文公开的主题涉及间隙控制技术，且更特别地涉及用于调节回转机械的静止部 件和旋转部件之间的间隙的系统。
背景技术：
在某些应用中，在相对于彼此运动的部件之间可存在间隙。例如，在诸如压缩机、 涡轮机等的回转机械中在旋转和静止部件之间可存在间隙。该间隙在回转机械的运行期间 由于温度变化或其它因素可增加或减少。如可以意识到的，较小的间隙可改善压缩机或涡 轮机中的性能效率，因为在叶片和周围的护罩之间流体泄漏较少。然而，较小的间隙也增加 了对于摩擦条件的可能性。运行条件也影响对于摩擦条件的可能性。例如，在瞬态条件期 间对于摩擦条件的可能性增加，而在稳态条件期间下降。不幸的是，现有系统并未足够地控 制回转机械中的间隙。

发明内容
以下概述了在范围上与最初要求保护的发明相称的某些实施例。这些实施例不意 图限制所要求保护的发明的范围，相反这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概 述。事实上，本发明可包括可与以下详述的实施例相似或相异的多种形式。在一个实施例中，一种系统包括涡轮机冷却组件。该涡轮机冷却组件包括构造成 安装在涡轮段内第一凹口中的第一冷却剂插入件。该第一冷却剂插入件包括第一多个径向 冷却剂通道。该涡轮机冷却组件还包括构造成安装在涡轮段内与第一凹口轴向地偏离的第 二凹口中的第二冷却剂插入件。该第二冷却剂插入件包括第二多个径向冷却剂通道。此 外，该涡轮机冷却组件包括构造成在第一冷却剂插入件和第二冷却剂插入件之间安装到涡 轮段上的联接件，其中该联接件包括联接到第一多个径向冷却剂通道和第二多个径向冷却 剂通道上的至少一个轴向的冷却剂通道。在另一个实施例中，一种系统包括构造成安装到涡轮机壳体中的凹口中的涡轮机 冷却剂插入件，涡轮机壳体支承多个涡轮机叶片周围的护罩，其中该涡轮机冷却剂插入件 包括构造成径向地伸入该涡轮机壳体的护罩挂钩的多个径向冷却剂通道。涡轮机冷却剂插 入件还构造成基于通过该涡轮机冷却剂插入件的冷却剂流调节护罩和涡轮机叶片之间的 间隙。在又另一个实施例中，一种系统包括涡轮机壳体，该涡轮机壳体包括构造成与第 二挂钩相匹配的第一挂钩，以支承多个涡轮机叶片周围的涡轮机护罩。涡轮机壳体包括构 造成基于通过冷却剂回路的冷却剂流而调节涡轮机护罩和涡轮机叶片之间的间隙的冷却 剂回路。该冷却剂回路包括伸入该第一挂钩的第一多个径向冷却剂通道。


当参考附图阅读以下具体实施方式
时，本发明的这些和其它特征、方面以及优点将变得更好理解，其中贯穿附图，相似的标号代表相似的部件，其中根据本发明的一个实施例，图1是图示包括具有间隙控制特征的燃气涡轮发动机 的系统的简图。根据本技术的一个实施例，图2是图1中显示的涡轮机系统的剖切侧视图；图3是大致在图2的弓状线3-3内所取的图1的涡轮机的部分轴向横截面，并图 示了具有用于间隙控制的冷却剂通道的涡轮机壳体的一个实施例；根据本技术的一个实施例，图4是图3的涡轮机壳体的透视部分分解视图，显示了 冷却剂插入件和联接件的组件，其限定多个径向和轴向冷却剂通道。根据本技术的一个实施例，图5是沿切割线5-5所取的图3的涡轮机壳体的部分 径向横截面，并显示了具有多个径向冷却剂通道的冷却剂插入件的一部分；根据本技术的一个实施例，图6是沿切割线6-6所取的图3的涡轮机壳体的部分 径向横截面，并显示了具有多个轴向冷却剂通道的联接件的一部分；根据本技术的另一个实施例，图7是沿图3的切割线6-6所取的部分径向横截面， 并显示了具有多个轴向冷却剂通道的联接件的一部分；根据本技术的一个实施例，图8是在图3的弓状线8-8内并沿图5的切割线8-8所 取的涡轮机壳体的更详细的部分轴向横截面，并显示了通过径向和轴向通道的冷却剂流； 以及根据本技术的一个实施例，图9是描绘一种用于基于涡轮机系统的运行条件而控 制间隙的方法的流程图。部件列表10涡轮机系统12涡轮发动机14 进口16压缩机18燃烧器段20 涡轮22 排气 口24 轴26压缩机叶片28 内壁30压缩机外壳32燃烧器外壳34燃烧器36涡轮机叶片38 内壁40涡轮机外壳44控制系统46间隙控制器48传感器
218 块220判断块222 块
具体实施例方式以下将描述本发明的一个或多个特定实施例。为了提供对这些实施例的简要描 述，在本说明书中可能不描述实际实施方式的全部特征。应该理解的是，在任何此类实际实 施方式的开发中，如在任何工程或设计项目中一样，必须做出许多实施方式特定的决定来 达成开发者的特定目标，例如遵循系统相关和业务相关的限制，这可能从一个实施方式到 另一个实施方式而不同。而且，应该理解的是，此类开发努力可能是复杂而耗时的，但对于 那些受惠于本发明公开的本领域技术人员仍将成为设计、制造以及生产中的日常工作。当介绍本发明的各种实施例的要件时，用词“一”、“一个”、“该”以及“所述”意在 指存在一个或多个要件。用词“包括”、“包含”以及“具有”意在为包括性的，并且表示除了 所列举的要件之外可能还有另外的要件。操作参数和/或环境条件的任何示例均不排除所 公开实施例的其它参数/条件。另外，应该理解的是，提及本发明的“一个实施例”或“一实 施例”不意图被解释为排除也结合了所举特征的另外的实施例的存在。如以下详细讨论的，本发明公开一般地涉及使用强制对流冷却的间隙控制技术。 此类技术可在诸如基于涡轮发动机的系统(例如，飞机、机车、发电机等)的系统中实施。如 本文所使用的，用词“间隙”或类似用词应该被理解为指可存在于在运行期间相对于彼此移 动的系统的两个或更多部件之间的间隔或缝隙。如本领域技术人员将会意识到的，间隙可 对应于环形缝隙、线性缝隙、矩形缝隙或取决于系统、运动类型以及其它多种因素的任何其 它几何形状。在一个应用中，间隙可指围绕压缩机、涡轮机等的一个或多个旋转叶片的外壳 部件之间的径向缝隙或间隔。通过使用当前公开的技术控制间隙，旋转叶片和外壳之间的 泄漏量可主动减少以增进运行效率，而同时最小化摩擦(例如，外壳部件和旋转叶片之间 的接触)的可能性。如将会意识到的，泄漏可对应于任何流体，例如空气、蒸汽、燃烧气等。根据本发明的实施例，本文公开的利用间隙控制特征的涡轮发动机可包括具有多 个径向和轴向冷却剂通道的涡轮机壳体。例如，在具有一个或多个级的涡轮机应用的一个 实施例中，涡轮机壳体可对每个级包括第一挂钩和第二挂钩，第一和第二挂钩构造成分别 联接到护罩块上对应的第三和第四挂钩上，护罩块周向地围绕涡轮机的旋转轴线定位并且 包围一个或多个涡轮机叶片。环形凹槽可径向地伸入涡轮机壳体上的第一和第二挂钩中的 每个挂钩。在两侧上具有径向凹槽的冷却剂插入元件可插入或凹入各环形凹槽。冷却剂插 入件的各侧上的径向凹槽可流体地联接，从而在各环形凹槽内限定多个大致U形的通道。 具有多个轴向凹槽的联接件可设置在环形凹槽之间的涡轮机壳体上，从而限定多个轴向通 道。在一些实施例中，联接件可为大致环状形状(例如环形的)。轴向通道可将第一挂钩内 的U形通道流体地联接到第二挂钩内的U形通道上。如以上讨论的，涡轮机叶片和护罩之间的径向缝隙在运行期间由于温度变化或其 它因素可增加或减少。例如，在运行期间当涡轮机变热时，涡轮机外壳部件的热膨胀可导致 护罩径向地移动离开旋转轴线，从而增加叶片和护罩之间的间隙。这通常是不期望的，因为 经由该径向缝隙绕过叶片的燃烧气体没有被叶片捕获，且因而没有转化成转动能。这降低了涡轮发动机的效率和功率输出。为了控制间隙，可将冷却剂流引入以上讨论的U形通道和轴向通道。冷却剂流体 可相对比流经涡轮机的燃烧气体凉，并且在一些实施例中可为源自压缩机的一个或多个级 的空气。在其它实施例中，可利用单独的空气源和/或热交换器来提供冷却剂流。在另外的 实施例中，还可使用液体冷却剂。在运行中，将冷却剂引入第一挂钩中的第一组U形通道。 冷却剂流过第一组U形通道，S卩，径向地流向旋转轴线且然后从旋转轴线流开，进入由联接 件限定的对应的轴向通道，且然后进入第二挂钩中的第二组U形通道。冷却剂可离开第二 组U形通道进入由涡轮机壳体的外表面和周向地设置在其周围的冷却剂套筒限定的环形 通道。冷却剂可沿环形通道流向下游(例如，相对于燃烧气体的流)，并且可经由涡轮机壳 体上的一个或多个入口离开环形通道，该入口流体地将环形通道联接到涡轮机壳体的内表 面上的空腔上。如本文所用，用词“下游”应该理解为指流经冷却剂通道的冷却剂流的轴向 方向(例如，在与通过涡轮的燃烧气体的流相同的方向上)，并且用词“上游”应该理解为指 与在下游方向上的冷却剂流相反的轴向方向。如以下将以进一步细节讨论的，通过冷却剂通道(例如，U形和轴向通道)的冷却 剂流可通过强制对流冷却来冷却涡轮机壳体，这可抵消和/或减少护罩的热膨胀。就是说， 涡轮机壳体可构造成基于冷却剂通道中冷却剂的温度和/或流率而收缩或膨胀一定的量。 可与涡轮机系统一起利用控制器来主动控制冷却剂流和/或温度。以这种方式，可主动地 维持相对于旋转涡轮机叶片和护罩的期望的间隙。在一些实施例中，冷却剂通道可不同地 构造在涡轮机壳体的各种周向位置处。例如，对热效应更敏感的涡轮机壳体的区域可配置 成接收更多的冷却剂流(例如，冷却剂通道的更大集中)。因此，即使涡轮机壳体本身不圆， 或者在运行过程中变得不圆(例如，由于由不均勻的热膨胀引起的变形等)，也可维持期望 的间隙。应该指出各冷却剂插入件和联接件可单独地制造。因此，通过将冷却剂插入件和 联接件提供为可以以模块化的方式(例如，与由单件材料加工涡轮机壳体相反)轻易地组 装到涡轮机壳体上的单独的离散部件，可简化具有上述冷却剂通道的涡轮机壳体的生产。另外，除了冷却剂之外，还可将加热流体供入冷却剂通道，以加速或增加某些条件 下的热膨胀。例如，在瞬态条件期间，可优选地提供更大的径向缝隙，以减轻摩擦的可能性， 至少直至运行达到稳态。因此，尽管在本文中将U形和轴向通道称作“冷却剂通道”，但将会 理解的是，还可向那里供应加热流体以在某些条件下扩大间隙。因此，控制器可进一步感测 由例如温度传感器、振动传感器、位置传感器等的传感器测量的运行条件。取决于所感测的 条件，可减少(例如通过使冷却剂流经冷却剂通道)或增加(例如通过使加热流体流经冷 却剂通道)该间隙以实质上优化涡轮机性能。以下将参考图1-9讨论这些方面、优点以及 各种其它特征。记住前述内容，根据本技术的实施例，图1是示例性系统10的原理图，该系统10 包括具有用于间隙控制的径向和轴向冷却剂通道的燃气涡轮发动机12。在某些实施例中， 系统10可包括飞行器、船舶、机车车辆、发电系统或它们的组合。因此，涡轮发动机12可驱 动多种负载，例如发电机、推进器、变速器、驱动系统或它们的组合。涡轮机系统10可使用 液体或气体燃料(例如天然气和/或富氢合成气)来使涡轮机系统10运行。涡轮发动机 12包括进气段14、压缩机16、燃烧器段18、涡轮20以及排气段22。如图1中所示，涡轮20 可传动地经由轴24联接到压缩机16上。
在运行中，空气通过进气段14进入涡轮机系统10 (由箭头表示)并且可在压缩机 16中增压。压缩机16可包括联接到轴24上的压缩机叶片26。压缩机叶片26可在轴24 和其中设置了压缩机叶片26的压缩机外壳30的内壁或表面28之间延展。作为示例，内壁 28在形状上可为大致环形或圆锥形。轴24的旋转导致压缩机叶片26的旋转，从而将空气 抽入压缩机16并在空气进入燃烧器段18前压缩空气。燃烧器段18包括围绕轴24同轴或 环状地设置并轴向地位于压缩机16和涡轮20之间的燃烧器外壳32。在燃烧器外壳32内， 燃烧器段20可包括在围绕轴24的大致圆形或环形构造中设置在多个周向位置处的多个燃 烧器34。当压缩空气离开压缩机16并进入各个燃烧器34时，压缩空气可与燃料混合以在 各个相应的燃烧器34内燃烧。例如，各燃烧器34可包括一个或多个燃料喷嘴，燃料喷嘴可 以以适当的比例将燃料_空气混合物喷入燃烧器34，以获得最优的燃烧、排放、燃料消耗以 及功率输出。空气和燃料的燃烧可产生热的增压排气，其然后可用来驱动涡轮20内的一个 或多个涡轮机叶片36。涡轮20可包括上述涡轮机叶片36，以及外涡轮机壳体40。如以下将以更多细节 显示的，外壳体40可包括设置在涡轮机叶片周围的护罩38，以及联接到护罩上并在外涡轮 机壳体内同轴地设置的内涡轮机壳体。涡轮机叶片36可联接到轴24上并跨越轴24和护 罩38之间的径向缝隙，该径向缝隙在形状上可为大致环形或圆锥形。小的径向缝隙通常将 涡轮机叶片36与护罩38隔开以减小涡轮机叶片36和护罩38之间接触的可能性。如将会 理解的，涡轮机叶片36和护罩38之间的接触可导致通常称为“摩擦”的不期望的条件，并 且可导致对涡轮发动机12的一个或多个部件的过度磨损或损坏。涡轮20可包括将各涡轮机叶片36联接到轴24上的转子元件。此外，本实施例中 描绘的涡轮20包括三个级，各个级由所示涡轮机叶片36的相应的其中一个代表。可将喷 嘴设置在各个级之间以引导燃烧气体流通过涡轮20。应该意识到，其它的构造可包括更多 或更少的涡轮级。在运行中，流入并通过涡轮20的燃烧气体逆着涡轮机叶片36并在涡轮 机叶片36之间流动，从而驱动涡轮机叶片36，并且因而驱动轴24进入旋转以驱动负载。轴 24的旋转也导致压缩机16内的叶片26吸入并增压由进气口 14接收的空气。另外，在一些 实施例中，离开排气段22的排气可用作用于例如喷气飞机的交通工具的推力源。如图1中进一步所示，涡轮机系统10可包括间隙控制系统44。该间隙控制系统 44可包括间隙控制器46，以及一个或多个传感器48，传感器可设置在涡轮机系统10的不同 位置处。间隙控制器46可包括规划成执行固定程序和算法以调节涡轮机叶片36和护罩38 之间的间隙(例如，径向缝隙)的不同的硬件和/或软件部件。传感器48可用来将关于涡 轮发动机12的运行条件的不同的数据50发送至间隙控制器46，以便间隙控制器46可主动 地相应调节间隙。例如，传感器48可包括用于感测温度的温度传感器、用于感测振动的振 动传感器、用于感测流率的流量传感器、位置传感器或适于探测涡轮机12的不同运行条件 (例如轴24的旋转速度、功率输出等)的任何其它传感器。尽管显示为联接到涡轮20上， 但应该理解传感器48可定位在涡轮机系统10的任何部件处/中，包括进气口 14、压缩机 16、燃烧器18、涡轮20和/或排气段22等。可经由流管线52和54将冷却剂流供应至涡轮20的冷却剂通道。如图所示，流管 线52可构造成提供从压缩机16虹吸的空气流。如将会意识到的，在压缩机16的各个对流 级中，经由进气口 14接收的空气遭受升高的增压，并因而温度升高。仅作为示例，增压空气的温度在十六级压缩机的第八级处可为大约400到600华氏度之间，并且增压空气的温度 在第十二级中可为大约700到1000华氏度之间。当压缩机空气被供入燃烧器34并与燃料 反应以完成燃烧过程时，燃烧器34内得到的燃烧气体的温度可达到大约2000到3500华氏 度之间或更高。当燃烧气体离开燃烧器34并进入涡轮段(例如，作为排出气体)时，燃烧 气体的温度可已经冷却到例如大约900到1300华氏度之间。因此，应该注意到压缩机空气 相对于流入涡轮段20的燃烧气体的温度仍然通常更冷。因此，在某些实施例中，取决于在 一组特定的运行条件下维持目标间隙所需的冷却的量，控制器46可配置成为来自任何压 缩机级的流管线52选择空气源，或者可使用来自单个压缩机级的空气并改变流率。流管线54联接到热交换器56上，热交换器56联接到外部流体源58上。热交换 器56可一体结合到系统10中，或者可设于单独的外部台架上。响应于来自控制器46的控 制信号68，热交换器56可基于例如感测到的数据50将外部流体源58冷却或加热至期望的 温度。因此，基于维持特定目标间隙所需的冷却，控制器46可选择流管路52或54来提供 到涡轮20中的冷却剂通道的冷却剂流。如图所示，流管路52和54的每一个可分别包括阀 门60和62。控制器46可分别通过控制信号64和66主动操作阀门60和62，以便主动地 控制通过流管线52和54的冷却剂的流率。作为示例，阀门60和62可配置成提供在大约 0到15磅每秒之间的一系列流率。在一个实施例中，流率可至少少于大约3，4，5，6，7，8，9 或10磅每秒。在另一个实施例中，阀门60和62可为开关阀，并且控制器可在开和关状态 之间切换阀门60或62，从而提供或不提供冷却剂流。此外，如上所述，例如在瞬态涡轮机运 行条件期间，还可将加热流体导向涡轮20中的冷却剂通道以增大间隙。参考图2，图示了图1中示意性描绘的涡轮发动机12的一个实施例的剖切侧视图。 涡轮发动机12包括位于一个或多个燃烧器34内的一个或多个燃料喷嘴70。在运行中，空 气通过进气口 14进入涡轮发动机12并在压缩机16中增压。压缩空气然后可与气体混合 以在燃烧器34内燃烧。例如，燃料喷嘴70可以以适当的比例将燃料-空气混合物喷入燃 烧器34，以获得最优的燃烧、排放、燃料消耗以及功率输出。燃烧产生热的增压排放气体，该 气体然后驱动涡轮20内的一个或多个叶片36，以使轴24旋转。轴24的旋转导致压缩机 16内的压缩机叶片26吸入并增压由进气口 14接收的空气。如以下将以进一步的细节讨论的，涡轮20可包括联接到护罩38上的内涡轮机壳 体。如以上所讨论的，多个径向和轴向的冷却剂通道可接收由流管线52和/或54提供的 冷却剂流。当冷却剂流通过冷却剂通道时，热通过强制对流冷却原理从涡轮机壳体传递开， 且因此涡轮机壳体和/或护罩的热膨胀可降低，从而减少涡轮机叶片36和护罩38之间的 径向缝隙。在一个实施例中，冷却剂可为经由流管线52供应的压缩机空气的一部分，并且 可为在压缩机16中流动的总空气的大约百分之0. 1到10之间。例如，经由流管线52供应 的压缩机空气的部分可为至少少于总压缩机空气的大约百分之0. 1，0.5，1，2，3，4，5，6，7， 8，9 或 10。参考图3可更好地理解本文描述的主动间隙控制特征，图3显示了在图2的弓状 线3-3内所取的图1和图2的涡轮段20的部分轴向横截面。图示的实施例是三级涡轮机， 如由第一级涡轮机叶片36a、第二级涡轮机叶片36b以及第三级涡轮机叶片36c所示。其它 的实施例可包括更少或更多的涡轮级。随着燃烧气体74离开燃烧器34的下游端，燃烧气 体74流过构造成将燃烧气体74引向第一级叶片36a的第一级喷嘴76。燃烧气体74然后流过第二级喷嘴78流向第二级叶片36b。最后，燃烧气体74流过第三级喷嘴80并流向第 三级叶片36c。如图所示，涡轮机叶片36a的末梢86可由径向缝隙84从内护罩段38a分开。相 似地，涡轮机叶片36b的末梢94可由径向缝隙92从内护罩段38b分开。如以上讨论的，径 向缝隙84和92降低了涡轮机叶片36a和36b与内护罩段38a和38b之间接触的可能性， 并且还提供了当燃烧气体74沿下游轴向方向(如参考轴线所示)140向下游流动时用于使 燃烧气体74绕过涡轮机叶片36的路径。如可以意识到的，气体绕过通常是不希望的，因为 来自绕过气体的能量没有被涡轮机叶片36捕获，并且转换成转动能，从而降低了涡轮发动 机12的效率和功率输出。就是说，涡轮机系统效率至少部分地取决于由涡轮机叶片36所 捕获的燃烧气体的量。因此，通过减小径向缝隙84和/或92，可增加来自涡轮20的功率输 出。然而，如上面所提及，如果径向缝隙84和/或92太小，在涡轮机叶片36和护罩38之 间可发生摩擦，导致对涡轮发动机12的可能的磨损和损坏。所公开的实施例将冷却剂供向内涡轮机壳体98中多个流体地联接的径向和轴向 冷却剂通道，以提供升高涡轮20的效率与降低涡轮机叶片36和内护罩(例如，38a，38b)之 间接触或摩擦的可能性之间的合适的平衡。内护罩壳体98可包括构造成联接到护罩节段 上各个对应的挂钩上的多个挂钩。例如，关于涡轮20的第一级，内涡轮机壳体98包括分别 联接到内护罩段38a的对应的挂钩104和106上的挂钩100和102。在第二级中，涡轮机壳 体98包括联接到内护罩段38b的相应的挂钩114和116上的挂钩110和112。在涡轮发动 机12的运行期间，来自燃烧气体74的热可导致内涡轮机壳体98和护罩38热膨胀，即，在 径向方向136上以大于涡轮机叶片36的速度向外移动。当发生热膨胀时，径向缝隙84和 92可增加。如以上所讨论的，间隙的增加导致更多的气体绕过涡轮机叶片36，从而降低涡 轮输出和效率。在一些实施例中，内护罩段38a和38b可包括位置传感器，其可将数据反馈 回控制器46，用于确定用来维持特定间隙的适当控制动作。为了控制间隙，可在内涡轮机壳体98中设置多个流体地联接的径向和轴向冷却 剂通道。例如，参考涡轮20的第一级，环形凹槽118和120分别径向地伸入挂钩100和102。 冷却剂插入件可陷入或插入各环形凹槽118和120。例如，冷却剂插入件122可陷入环形凹 槽118，且冷却剂插入件124可陷入环形凹槽120。尽管在此横截面视图中没有显示，但冷却 剂插入件122和124的每一个均可在上游侧上包括多个径向凹槽，各径向凹槽对应于插入 件的下游侧上相应的径向凹槽。当陷入它们相应的槽118和120时，冷却剂插入件122和 124上的径向凹槽可形成多个U形冷却剂通道，各通道具有在冷却剂插入件的上游侧上的 径向冷却剂通道，其流体地联接到冷却剂插入件的下游侧上对应的径向冷却剂通道上。换 句话说，冷却剂插入件122和124当陷入环形凹槽118和120时，可形成在各环形凹槽118 和120中周向地隔开的多个U形冷却剂通道。如以下将讨论的，环形凹槽118和120内的U 形通道可通过多个轴向冷却剂通道流体地联接，以提供通过各挂钩100和102 (例如，在方 向136和138上)的冷却流体流。大致环形的外涡轮机护罩128可同轴地围绕内涡轮机壳体98而联接。外护罩128 的上游端132可包括多个入口 130，这些入口可周向地布置在外护罩128上并构造成接收来 自流管线52和/或54的冷却剂流，如箭头133所示。密封构件134设置在内涡轮机壳体 98和外护罩128之间，并可构造成将冷却剂流133引入在第一冷却剂插入件122的上游侧上的径向通道。在另一实施例中，密封构件134可包括另一开口并可跨越插入件122上的 径向通道的入口，使得冷却剂流过密封构件上的开口并流入插入件122的径向通道。因此， 冷却剂可沿冷却剂插入件122的上游侧上的径向通道在径向方向138上(例如，朝向轴24 的旋转轴线)流动，并且然后沿冷却剂插入件122的下游侧在相反的径向方向136上(例 如，远离轴24的旋转轴线139)流动，使得该流动路径为大致U形。冷却剂然后可继续沿例 如由联接件142上的凹槽限定的一个或多个大致轴向的通道流动。该轴向通道流体地将凹 槽118中的U形通道联接到凹槽120中类似地构造的U形通道上。因此，冷却剂在轴向方 向140上沿联接件142的轴向通道流动，并流入第二冷却剂插入件124的上游侧上的径向 通道(例如，在凹槽120中)。冷却剂然后在径向方向138上沿冷却剂插入件124的上游侧 上的径向通道流动，且然后在径向方向136上沿插入件124的下游侧上对应的径向通道流 动。当冷却剂流离开插入件124的下游侧径向通道时，冷却剂流入限定在内涡轮机壳 体98和冷却剂密封件144之间的环形通道143。冷却剂然后继续大致沿内涡轮机壳体98 的外表面向下游(方向140)流动，并且流向多个入口 146，这些入口可周向地布置在涡轮机 壳体98上。冷却剂流离开环形通道143并流入空腔148。离开的冷却剂流从此处可散开和 /或可进一步向下游导向排气段22。尽管在本实施例中通道146显示为将冷却剂倾入空腔 148，但在其它实施例中通道146可定位在沿内涡轮机壳体98的不同位置处，例如在比如挂 钩110和112之间的区域中。本文讨论的U形和轴向通道的构造将在下文以进一步的细节 图示和讨论。区域150可由外护罩128和内涡轮机壳体98形成，并可用作冷却剂流(例如，通 过U形和轴向通道)以及通过外涡轮机壳体40以及外护罩128之间的空腔152的空气流 之间的边界。该空腔可经由入口 154和156接收空气流。由于在空腔152中的空气和流过 内涡轮机壳体98的冷却剂之间可存在压力差，区域150可提供隔断。在一些实施例中，区 域150可用隔断材料填充。如将会意识到的，当冷却剂流过U形通道并流入挂钩100和102时，可通过强制对 流冷却发生热传递。因此，当内涡轮机壳体98被逐渐冷却时，可减少热膨胀，因此导致内涡 轮机壳体98且特别是挂钩100和102在径向方向138上收缩，从而减小径向缝隙84。仅作 为示例，本文公开的使用间隙控制技术的内涡轮机壳体98的膨胀/收缩范围可表示为内涡 轮机壳体98的直径的函数(例如，在联接到燃烧器34的喷嘴上的末端处测量)。例如，膨 胀/收缩的范围可为直径的大约1到3径向密耳每英寸。因此，为了提供一个示例，如果内 壳体98的直径为100英寸，而膨胀量为直径的1. 25径向密耳每英寸，则内涡轮机壳体98的 膨胀/收缩范围可为相对于旋转轴线139大约125径向密耳(0. 125径向英寸)。类似地， 如果膨胀量为直径的2径向密耳每英寸，则内涡轮机壳体98的膨胀/收缩范围相对于旋转 轴线139可为大约200径向密耳(0. 2径向英寸)。再一次，应该理解的是本文提供的特定 关系仅为示例。实际上，取决于特定的实施方式、运行温度、材料和/或使用的冷却剂，可获 得不同的膨胀/收缩率。另外，应该指出的是可在挂钩110和112中实施相似的冷却剂通道布置，以改善径 向缝隙92的间隙控制。事实上，取决于涡轮发动机12的构造，本文讨论的冷却剂通道的布 置可在一个或多个涡轮级中实施。为了简单，在图3中冷却剂通道仅在涡轮20的第一级中显示并描述。现在参考图4，图示了根据一个实施例的内涡轮机壳体98、冷却剂插入件122和 124以及联接件142。显示为完全从环形凹槽118分解并具有径向高度164的第一插入件 122包括在上游侧160上的径向凹槽166和下游侧162上的径向凹槽168。径向凹槽166 和168通过在插入件122的基部处的轴向间隔163流体地联接，从而限定大致U形的凹槽， 该U形的凹槽当陷入环形凹槽中时，限定第一多个U形通道。另外，在本实施例中，径向凹 槽166可沿插入件122的整个径向高度164延伸，但径向凹槽168可仅沿径向高度164的 一部分延伸，使得冷却剂被引入联接件142的底侧173上的对应的轴向凹槽172，当联接件 142组装到内涡轮机壳体98上时，轴向凹槽172形成轴向通道。第二插入件124显示为部分地从环形凹槽120分解，并具有径向高度178。取决于 内涡轮机壳体98和插入件122与124的构造，径向高度164和178可相同或不同。插入件 124在上游侧174上包括虚线表示的径向凹槽180，并在下游侧176上包括径向凹槽182。 径向凹槽180和182通过在插入件124的基部处的轴向空间183流体地联接，从而限定大 致U形的凹槽，该U形的凹槽当陷入环形凹槽120中时，限定第二多个U形通道。另外，如 图所示，径向凹槽180可仅沿高度178的一部分延伸，以便引导在径向方向138上离开轴向 通道172的冷却剂流。该径向凹槽182可沿插入件124的整个径向高度178延伸，以提供 用于流入环形通道143 (图3)的冷却剂流的出口。根据本发明的实施例，冷却插入件122和124通常横跨环形凹槽118和120的圆 周，但可由多个节段形成(例如，2到100个节段)。例如，冷却插入件122可包括四个弓形 节段，各节段跨越环形凹槽118的圆周的90度。在一个实施例中，各节段可由控制器46独 立地控制。例如，沿流管线52或54可提供分离的独立的冷却剂流，并引入各相应的单独的 插入件节段的U形通道。另外，取决于内涡轮机壳体98(特定的插入件节段位于此处)的 热学特性，各插入件节段上的径向凹槽的构造可变化。例如，在内涡轮机外壳98的特别热 敏感段中的插入件可构造成比其它的节段接收更多的冷却剂，和/或可包括更多和/或更 深的径向凹槽166和168。此外，凹槽166和168可具有不同的间隔布置。在另一个实施例 中，径向凹槽166和168对于插入件122的各节段可为大致一致的，并且控制器46可取决 于各插入件节段的热学特性而引导具有不同温度和/或流率的独立的冷却剂流。例如，如 果涡轮机壳体98的特定段膨胀得更快，则控制器46可从较冷的压缩机级供应冷却剂流，或 者备选地，增加冷却剂的流率。类似地，如果涡轮机壳体的特定段膨胀得更慢，则控制器46 可从较暖或较热的压缩机级供应冷却剂流，或者备选地，提供更慢的冷却剂的流率。在其它 实施例中，涡轮机壳体98本身和/或联接件142可包括由贯通螺栓或任何其它合适类型的 紧固构件联接的多个段。如将会意识到的，到插入件(其可为成节段的)的多个段的冷却剂流的独立控制 在解决不圆的问题时可特别有用。例如，在一些实施例中，涡轮机壳体98在运行期间可由 于如下事实而变形，涡轮机壳体98可在经过轴24的中心线(例如，旋转轴线139)的平面 处分开，以使得例如在维修和维护期间能够更好地接近涡轮20的内部部件。在此类构造 中，可使用水平接头来使涡轮机壳体结构98的两块配合。作为示例，接头可包括带有贯通 螺栓的两个匹配凸缘，贯通螺栓提供凸缘之间的夹紧压力，从而将涡轮机壳体98的块联接 在一起。然而，由于凸缘的存在而引起的另外的径向厚度可导致不同于涡轮机壳体98的其余部分的在凸缘的大致邻近处的热学反应，以及在涡轮20的运行期间可能发展起来的周 向压力不连续性。在凸缘接头处的热学反应和压力不连续性的组合效果可导致涡轮机壳体 98在涡轮20的运行期间变得不圆。因此，通过提供到内涡轮机壳体98的多个段独立可控 制的冷却剂流，可控制热膨胀来弥补由于不圆而造成的涡轮机壳体98的非圆性，从而不管 涡轮机壳体98和护罩38的可能的非圆性而围绕涡轮20的整个圆周维持合适的间隙。在继续之前，应该指出的是冷却剂插入件122和124以及联接件142的每一个均 可独立的制造或生产(例如，通过加工)。因此，通过将冷却剂插入件122和124以及联接 件142提供为分开的分离部件，可简化内涡轮机壳体98的生产成本，这些分开的分离部件 可使用任何合适类型的紧固技术，例如螺栓、螺丝、焊接等，以模块化的方式装配到涡轮机 壳体98上。在其它实施例中，联接件142也可为单个的整体件(例如，非模块化的)。另 外，在另一个实施例中，联接件142可提供为没有凹槽172的环形构件，使得形成环形通道， 然后联接件142被固定到插入件122和124上。在此类实施例中，离开插入件122的冷却剂 流进入环形通道(而不是分离的、相应的轴向凹槽)，并流入插入件124上的径向通道。仅 作为示例，在此类实施例中，联接件142可为金属片制成的环形件，其适于以同轴的方式安 装在内涡轮机壳体98的周围，以限定联接插入件122和124上的径向通道的环形通道。另 外，尽管在所示的实施例中凹槽172描绘成在轴向方向139上大致是直的，并且彼此平行， 但应该理解的是在不同的实施例中凹槽172可具有另外的构造。例如，凹槽172可限定弯 曲和/或V形的(例如，彼此不平行)的通道，或者具有与径向和/或周向部件(相对于旋 转轴线139)结合的通道。现在继续到图5，图示了沿图3的切割线5-5所取的显示了内涡轮机壳体98和冷 却剂插入件122的一部分的部分径向横截面图。如图所示，冷却剂插入件122陷入环形凹 槽118。插入件122的上游侧160包括以上讨论的多个径向凹槽166，这些径向凹槽166在 陷入环形凹槽118时形成径向通道。出于此描述的目的，通过插入件122或124或联接件 142上的对应的凹槽形成冷却剂通道应该用相似的参考标号指示。在本实施例中，径向通道166布置成四个的组，尽管也可实施任何其它合适的布 置。在各组径向通道166之间，插入件122可包括具有开口 194的无凹槽部分189。开口 194可构造成接收螺栓或螺丝，或其它合适类型的紧固装置，用于在组装期间将插入件122 紧固到内涡轮壳体98上。如以上所讨论的，冷却剂流被引向插入件122的上游侧160上的 各个径向通道166，如流箭头190所示。冷却剂流径向地流向轴24的旋转轴线(图3)并通 过轴向间隔163进入下游侧162上对应的径向通道168(由虚线箭头和引线所示)。如以 上所讨论的，径向通道168可仅沿径向高度164的一部分延伸，以便将冷却剂流引入联接件 142上形成的对应的下游轴向通道172。现在参考图6，图示了沿图3的切割线6-6所取的显示了内涡轮机壳体98和联接 件142的一部分的部分径向横截面图。如图所示，联接件142装配到内涡轮机壳体98上以 限定轴向通道172。联接件142可包括开口 196，其可与插入件122上的开口 194对齐。因 此，用来将插入件122固定到内涡轮机壳体98上的紧固构件(例如，螺栓或螺丝)可通过 开口 196延伸，以另外地将联接件142固定到插入件122以及内涡轮机壳体98上。在所描 绘的实施例中，轴向通道172通常布置成四个的组，从而与图5中所示的各组径向U形通道 以一对一的方式对应。就是说，各个径向通道168 (在插入件122的下游侧162上)可流体地联接到图示的轴向通道172的相应的一个上。在一些实施例中，轴向通道172可不以一对一的方式对应于径向通道168。例如， 参考图7，图示了沿图3的切割线6-6所取的显示了内涡轮机壳体98和联接件142的一部 分的另一个实施例的部分径向横截面图。这里，轴向通道172可对应于两个或更多径向通 道168。例如，如图所示，轴向通道172a可流体地联接到两个径向通道168上，且轴向通道 172b可流体地联接到四个径向通道168的整个组上。如以上所讨论的，离开径向通道168 的冷却剂可在轴向方向上(图3中的方向140)向下游流向环形凹槽120内的插入件124 上的第二多个U形通道。冷却剂可离开插入件124的下游侧上的径向通道182进入由冷却 剂密封件144和内涡轮机壳体98形成的环形通道143。当参考图8描述时可更好地理解通过U形以及轴向通道的流径，图8是在图3的 弓状线8-8以及沿图5的切割线8-8所取的内涡轮机壳体98的更详细的部分轴向横截面。 如图8中所示，可由冷却剂流管线52或54提供(经由控制器46)的冷却剂流133进入入 口 130，入口可沿外护罩128的上游端132周向地布置。冷却剂流133进入空腔198，并且 被引入在方向138上的径向通道166(箭头190)。如以上所讨论的，径向通道166在插入 环形凹槽118时由插入件122的上游侧上的径向凹槽所限定。冷却剂继续在方向138上流 动，直至其到达轴向间隔163。此处，冷却剂流反向(箭头200)并在方向136上沿径向通道 168流动。冷却剂从径向通道168进入轴向通道172，该轴向通道172可通过将联接件142 装配到内涡轮机壳体98上而形成。冷却剂继续沿轴向通道172 (箭头202)流动并进入插入件124的上游侧上的径向 通道180。冷却剂在方向138上被引导通过径向通道(箭头204)直至其到达轴向间隔183。 冷却剂然后在方向136上流过径向通道182 (箭头206)，并最终离开径向通道182且进入环 形通道143，该环形通道143如上所述由内涡轮机壳体98的外表面和冷却剂密封件144限 定。冷却剂然后继续向下游流动(方向140)并最终通过一个或多个入口 146(图3)离开 环形通道142。如以上所讨论的，区域150可限定在内涡轮机壳体98和外护罩128之间。如以上所讨论的，通过U形通道的冷却剂流促进通过强制对流冷却的热传递。通 过提供进入挂钩100和102的径向通道，本技术在这些区域中提供了改善的热传递，更有效 的间隙控制。特别地，具有U形径向通道的插入件122和124提供更深入(例如，在径向方 向138上)挂钩100和102的冷却，从而在径向方向上提供更大百分比的冷却，并且因此提 供了更大范围的间隙控制。本质上，更大量的冷却允许冷却剂在内涡轮机壳体98中提供更 多的膨胀和收缩。如将会意识到的，所提供的膨胀和收缩程度可某种程度上与U形径向通 道径向地伸入挂钩100和102的深度成比例。特别地，较深的冷却(例如，进入挂钩100和 102)允许更有效地使用冷却剂来在内壳体件98中提供改善的收缩/膨胀。更深地进入挂 钩的冷却可提供热屏障，其可转换成内涡轮机壳体98的较低的平均温度。另外，通过联接 件142形成的轴向通道172可提供热屏障，使得跨越插入件122和124之间的间隔以及轴 向通道172上(例如，在径向方向136上)存在大致恒定的温度。如以上所讨论的，从传感器48接收的数据50可由间隙控制器46用来改变提供给 涡轮20的一个或多个段的冷却剂的流率和/或温度。如果控制器46确定间隙要减小，通 过径向通道166，168、轴向通道172以及径向通道180和182的冷却剂流可去除热量，并因 而降低涡轮运行期间内涡轮壳体98的热膨胀。当内涡轮机壳体98收缩时，挂钩100和102可径向地向(方向138)轴24的旋转轴线139收缩，从而也导致护罩(例如，内护罩段38a) 径向地向(方向138)旋转轴线139移动。因此，护罩38和涡轮机叶片36之间的径向缝隙 (例如，84)减小，从而增加了涡轮机输出和效率。 另外，在一些实施例中，例如在瞬态条件期间，还可将加热流体引入径向通道166， 168，轴向通道172以及径向通道180和182，以增加或加速热膨胀。例如，在启动期间，可优 选地提供更大程度的间隙，以减轻摩擦的可能性，至少直至运行达到稳态条件。现在参考图9，显示了基于涡轮发动机12的测得参数来主动调节间隙的计算机实 施的方法212。该方法212可由监视涡轮发动机12的一个或多个参数开始，如在块214处 所示。参数可由以上讨论的涡轮机传感器48测量，并且可涉及可用来确定适当间隙的涡轮 发动机12的任何适合的参数。例如，一些参数可涉及涡轮20或涡轮20的某些部件(例如， 叶片36，内涡轮机壳体98等)内的温度，涡轮20中的振动水平，轴24的旋转速度，涡轮机 12的功率输出，燃烧气体的流率，压力数据或它们的一些组合。此外，一些参数可涉及涡轮 发动机12的控制输入。例如，一些参数可涉及涡轮发动机12的具体功率水平或运行状态， 从涡轮发动机12的启动开始逝去的时间段，或启动和/或关机输入。在块214处监视的涡轮发动机12的参数然后在判断块216和218处可用来确定 期望的间隙设定。例如，基于从块214感测到的参数，控制器46可在块216处确定参数是 否指示涡轮发动机12的瞬态，即，在其中涡轮发动机12的变化的参数可具有导致间隙快速 变化的趋势的状态。例如，一个或多个参数可涉及外壳体40、内壳体98、叶片36或涡轮发 动机12的一些其他部件的温度。如果该温度被探测为快速变化，这可指示涡轮发动机12 处在诸如启动或关机的瞬态下。如果探测到瞬态，方法212前进至块218，在此处实施控制动作来获得瞬态设置。 例如，在一个实施例中，此类控制动作可通过使加热流体通过涡轮机挂钩100和102内的 冷却剂通道而导致内涡轮机壳体98的热膨胀增加或加快，其目的在于尽快将间隙设置至 最高水平，以减小瞬态期间护罩段38和涡轮机叶片36之间接触的可能性。之后，方法212 可返回至块214并继续监视涡轮发动机12的运行参数。在一个实施例中，确定涡轮发动机 12是否运行在瞬态或稳态条件下还可基于有关涡轮发动机12在启动后或涡轮发动机12的 功率设定的一些其他变化后达到稳态所用的时间量的经验性测量或理论估计。经验性数据 可用来将指定的时间常数编程到间隙控制器46中，代表在涡轮发动机12的功率设定方面 的某些改变已经开始后达到稳态条件所用的时间量。例如，在涡轮发动机12的功率设定方 面的特定变化已经发生后，间隙控制器46可追踪从功率设定方面的变化开始后逝去的时 间量，以确定涡轮发动机12是在瞬态还是稳态下。如果逝去的时间大于指定的时间常数， 这可指示涡轮发动机12已经到达稳态运行条件。然而，如果逝去的时间小于指定的时间常 数，这可指示涡轮发动机12仍然处于瞬时运行状态。返回到判断块216，如果监视到的参数不代表瞬态，则方法120可继续至稳态判断 块220。例如，如果确定测得参数(例如温度)在一段时间内相对恒定，则这可指示涡轮发 动机12已经到达稳态运行条件。因此，方法212继续至步骤222，在此处实施一个或多个控 制动作以获得稳态设置。例如，此类动作可由控制器46实施以减小护罩38和涡轮机叶片 36之间的间隙。例如，控制器46可例如经由流管线52或54(通过操纵阀门60和62)引入 冷却剂流。如以上所讨论的，冷却剂可流过U形通道(166和168，180和182)以及轴向通道172，从而通过强制对流热传递冷却挂钩100和102，并减小或逆转涡轮机壳体98的热膨 胀。当内涡轮机壳体98收缩时，挂钩100和102可径向地向(方向138)轴24的旋转轴线 139收缩，从而也导致护罩(例如，内护罩段38a)径向地向(方向138)旋转轴线移动。因 此，护罩38和涡轮机叶片36之间的径向缝隙(例如，84)减小，从而增加了涡轮机输出和效 率。之后，方法212从块222返回至块214并继续监视涡轮发动机12的运行参数。另外， 如果在判断块216或220既没有探测到瞬态条件也没有探测到稳态条件，则方法212还可 从判断块220返回至块214并继续监视涡轮机参数。尽管以上描述集中于关于通常对应于涡轮20的第一级的挂钩100和102的冷却 剂通道的布置，但应该理解的是上述技术可在涡轮20的其它级中实施。例如，冷却剂通道 的相似布置可设于涡轮20的第二级的挂钩110和112中(图3)。实际上，在多级涡轮20 中，可给一个或多个涡轮机提供冷却剂通道。另外，还应该进一步意识到 的是，尽管这些示 例大致描述了本文关于涡轮发动机系统的涡轮描述的间隙控制技术的应用，但前述技术也 可应用于涡轮发动机系统的压缩机，以及包括静止部件和旋转部件且其中在静止部件和旋 转部件之间维持间隙的任何类型的系统。本书面说明书使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使得本领域技术人 员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，并执行任何结合的方法。本发明可授 予专利的范围由权利要求书限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类 其它示例具有无异于权利要求书的字面语言的结构性元件，或者如果它们包括与权利要求 书的字面语言并无实质性区别的等价结构性元件，则此类其它示例意在处在权利要求书的 范围内。
权利要求
一种系统(10)，包括涡轮机冷却组件，包括构造成安装在涡轮段(20)内的第一凹陷(118)中的第一冷却剂插入件(122)，且所述第一冷却剂插入件(122)包括第一多个径向冷却剂通道(166，168)；构造成安装在从所述涡轮段(20)内的所述第一凹陷(118)轴向地偏离的第二凹陷(120)中的第二冷却剂插入件(124)，且所述第二冷却剂插入件(124)包括第二多个径向冷却剂通道(180，182)；以及构造成在所述第一冷却剂插入件(122)和所述第二冷却剂插入件(124)之间安装到所述涡轮段(20)上的联接件(142)，其中所述联接件(142)包括联接到所述第一多个径向冷却剂通道(166，168)和所述第二多个径向冷却剂通道(180，182)上的至少一个轴向冷却剂通道(172)。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统包括配置成调节流经所述第一冷 却剂插入件(122)、所述联接件(142)以及所述第二冷却剂插入件(124)的冷却剂流的流 率、温度或其组合，以改变所述涡轮段(20)中的间隙的间隙控制器(46)。
3.如权利要求1所述的系统，包括 包括旋转轴线(139)的轴(24)； 联接到所述轴(24)上的多个叶片(36)；周向地围绕所述叶片(36)设置的内护罩段(38)，其中所述护罩(38)包括第一挂钩 (104)和第二挂钩(106)；周向地围绕所述护罩(38)设置的内涡轮机壳体(98)，其中所述内涡轮机壳体(98)包 括联接到所述第一挂钩(104)上的第三挂钩(100)，以及联接到所述第二挂钩(106上的第 四挂钩(102)；周向地围绕所述内涡轮机壳体(98)设置的外护罩块(128)；以及 其中所述第一冷却剂插入件(122)设置在所述内涡轮机壳体(98)和所述外护罩块 (128)之间，并且其中所述第一冷却剂插入件(122)陷入径向地伸入所述第三挂钩(100)的 第一环形凹槽(118)；其中所述第二冷却剂插入件(124)设置在所述内涡轮机壳体(98)和所述外护罩块 (128)之间，并且其中所述第二冷却剂插入件(124)陷入径向地伸入所述第四挂钩(102)的 第二环形凹槽(120)；以及其中所述联接件(142)联接到位于相对的轴向端部处的所述第一多个径向冷却剂通 道和第二多个径向冷却剂通道(166，168，180，182) 二者之上。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述至少一个轴向冷却剂通道(172)包括联 接到所述第一多个径向冷却剂通道和第二多个径向冷却剂通道上的多个轴向冷却剂通道 (166，168，180，182)。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一多个径向冷却剂通道和第二多 个径向冷却剂通道(166，168，180，182)各包括在周向方向(141)上相对于所述旋转轴线 (139)彼此偏移的多个U形通道。
6.如权利要求3所述的系统，其特征在于所述第一冷却剂插入件(122)包括第一组径向凹槽(166)、第二组径向凹槽(168)以及轴向地设置在所述第一组径向凹槽(166)和第二组径向凹槽(168)之间的第一分隔件，其 中所述第一环形凹槽(118)至少大体上靠近在所述第一冷却剂插入件(122)的相对轴向侧 上的所述第一组径向凹槽(166)和第二组径向凹槽(168)，以限定第一多个径向冷却剂通 道(166，168)；而所述第二冷却剂插入件(124)包括第三组径向凹槽(180)、第四组径向凹槽(182)以及 轴向地设置在所述第三组径向凹槽(180)和第四组径向凹槽(182)之间的第二分隔件，其 中所述第二环形凹槽(120)至少大体上靠近在所述第二冷却剂插入件(124)的相对轴向侧 上的所述第三组径向凹槽(180)和第四组径向凹槽(182)，以限定第二多个径向冷却剂通 道(180，182)。
7.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述联接件(142)包括抵靠所述内涡轮机壳 体(98)的表面设置的一组轴向凹槽(172)，以限定所述至少一个轴向冷却剂通道。
8.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统包括设置在所述内涡轮机壳体 (98)周围的冷却剂套筒(144)，其中所述冷却剂套筒(144)在第一涡轮级(76)和第二涡轮 级(78)之间延伸，并且所述第一涡轮级包括所述第一冷却剂插入件(122)、所述第二冷却 剂插入件(124)以及所述联接件(142)。
9.一种系统(10)，包括涡轮机壳体(98)，其包括构造成与第二挂钩(104)相匹配的第一挂钩(100)，以支承多 个涡轮机叶片(36)周围的涡轮机护罩(38)，其中所述涡轮机壳体(98)包括冷却剂回路，所 述冷却剂回路构造成基于流经所述冷却剂回路的冷却剂流调节所述涡轮机护罩(38)和所 述涡轮机叶片(36)之间的间隙，并且所述冷却剂回路包括伸入所述第一挂钩(100)的第一 多个径向冷却剂通道(166，168)。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述冷却剂回路包括彼此平行且与所述涡 轮机叶片(36)的旋转轴线(139)平行的多个轴向冷却剂通道(172)，且所述多个轴向冷却 剂通道(172)联接到所述多个径向冷却剂通道(166，168)上。
全文摘要
本发明涉及回转机械中用于间隙控制的系统和方法，具体而言，一种系统(10)包括涡轮机壳体(98)，该涡轮机壳体(98)包括构造成与第二挂钩(104)相匹配的第一挂钩(100)，以支承多个涡轮机叶片(36)周围的涡轮机护罩(38)。涡轮机壳体(98)包括构造成基于通过冷却剂回路的冷却剂流而调节涡轮机护罩(38)和涡轮机叶片(36)之间的间隙的冷却剂回路。该冷却剂回路包括伸入该第一挂钩(100)的第一多个径向冷却剂通道(166，168)。
文档编号F01D11/24GK101985889SQ20101024645
公开日2011年3月16日 申请日期2010年7月28日 优先权日2009年7月28日
发明者B·米勒, D·E·弗洛伊德二世, H·G·小巴拉德 申请人:通用电气公司