本实用新型涉及燃气轮机技术领域，具体地涉及一种燃气轮机的预旋分流装置以及具有该预旋分流装置的燃气轮机。
背景技术：
在燃气轮机中，燃烧室内产生的燃烧气体送入透平中以驱动透平旋转，由于燃烧气体的温度很高，透平的第一级叶轮处于高温环境下，因此需要从压气机中抽出部分空气进行冷却。相关技术中，分配冷却空气主要通过分流环实现，具体地，通过控制分流环与静止件之间的密封间隙以达到控制流量的目的。
然而上述形式中，密封间隙受轮盘和静止件温度分布的影响大，降低了冷却空气流量分配的准确性和可控性。
技术实现要素：
本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本实用新型的一个方面提出一种燃气轮机的预旋分流装置,该预旋分流装置提高了冷却空气流量分配的准确性和可控性。
本实用新型另一方面还提出了一种燃气轮机。
根据本实用新型第一方面的实施例的燃气轮机的预旋分流装置包括：环形本体，所述环形本体具有多个预旋通道，所述预旋通道具有进气口和出气口，所述环形本体的第一端设有与所述预旋通道相连通的气动孔，其中经所述进气口进入所述预旋通道的一部分气流形成回旋流并通过所述出气口流出所述预旋通道，经所述进气口进入所述预旋通道的另一部分气流通过所述气动孔从所述环形本体的第一端流出。
根据本实用新型实施例的燃气轮机的预旋分流装置，通过控制预旋通道的出气口和气动孔的节流面积能够控制冷却空气的流量分配，避免了现有结构易受温度影响的问题，提高了流量分配的准确性和可控性。
在一些实施例中，所述燃气轮机的预旋分流装置还包括遮流筒，所述遮流筒从所述环形本体的第一端的端面沿所述环形本体的轴向向外延伸，用以隔离所述一部分气流和所述另一部分气流。
在一些实施例中，所述气动孔位于所述遮流筒沿所述环形本体的径向的外侧。
在一些实施例中，所述遮流筒包括内侧遮流筒和外侧遮流筒，所述内侧遮流筒位于所述外侧遮流筒内侧，且所述内侧遮流筒的内周面与所述出气口的端面大体平齐，所述气动孔位于所述外侧遮流筒沿所述环形本体的径向的外侧。
在一些实施例中，所述内侧遮流筒的远离所述环形本体的一端具有从所述内侧遮流筒的外缘沿所述内侧遮流筒的径向向外延伸的凸缘。
在一些实施例中，所述预旋通道为弯曲通道，且所述预旋通道的径向尺寸沿所述环形本体的径向从外向内逐渐减小。
在一些实施例中，所述环形本体的两端分别具有从所述环形本体的外周缘沿所述环形本体的轴向向外延伸的围堰，每个所述围堰的远离所述环形本体的一端具有从所述围堰的外周缘沿所述围堰的径向向外延伸的周缘。
根据本实用新型第二方面的实施例的燃气轮机包括透平壳体；多个静叶，多个所述静叶以环绕方式设在所述透平壳体的内壁上；轮盘，所述轮盘设在所述透平壳体内；多个动叶，多个所述动叶以环绕方式设在所述轮盘上，所述动叶与所述静叶之间具有间隙；预旋分流装置，所述预旋分流装置为根据本实用新型第一方面实施例所述的燃气轮机的预旋分流装置且位于所述静叶的上游侧，所述一部分气流流向所述轮盘，所述另一部分气流流向所述间隙。
在一些实施例中，所述燃气轮机还包括环形件，所述环形件的第一端与所述轮盘相连，所述预旋分流装置为根据本实用新型第一方面实施例所述的预旋分流装置，所述环形件的第二端伸入所述外侧遮流筒内，且所述环形件与所述外侧遮流筒之间设有密封组件。
在一些实施例中，所述密封组件包括第一密封件和第二密封件，所述第一密封件设在所述环形件的外壁上，所述第二密封件设在所述外侧遮流筒的内壁上。
附图说明
图1是根据本实用新型的实施例的燃气轮机的预旋分流装置的结构示意图。
图2是根据本实用新型的实施例的燃气轮机的预旋分流装置的截面图。
图3是根据本实用新型的实施例的燃气轮机的预旋分流装置的截面局部放大图。
图4是根据本实用新型的实施例的燃气轮机的预旋分流装置的D-D截面图。
图5是根据本实用新型的实施例的燃气轮机的结构示意图。
附图标记：
预旋分流装置100，环形本体1，围堰11，右围堰111，左围堰112，周缘12，右周缘121，左周缘122，预旋通道2，进气口21，出气口22，气动孔3，遮流筒4，内侧遮流筒41，外侧遮流筒42，轮盘200，静叶300，动叶400，环形件500，密封组件600，第一密封件601，第二密封件602，静止件700。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
如图1-4所示，根据本实用新型实施例的燃气轮机的预旋分流装置100包括环形本体1，环形本体1具有多个预旋通道2，预旋通道2具有进气口21和出气口22，燃气轮机的透平内的气流可通过预旋通道2的进气口21进入预旋通道2内。具体地，多个预旋通道2沿所述环形本体1的周向均匀间隔布置，进气口21位于环形本体1的外周壁面上，出气口22位于环形本体1的内周壁面上。
环形本体1的第一端(图2所示的右端)设有气动孔3，该气动孔3与预旋通道2相连通。换言之，如图2所示，气动孔3的进口与预旋通道2连通，气动孔3的出口在环形本体1的右端面上。更进一步地，气动孔3为多个，多个气动孔3沿环形本体1的周向均匀间隔布置。
由此，经进气口21进入预旋通道2的一部分气流通过预旋通道2形成回旋流并通过出气口22流出预旋通道2且进入环形本体1内，由于在透平内，左侧为高压侧，右侧为低压侧，气流由高压侧流向低压侧，因此，环形本体1内的回旋流会在环形本体1的右端流出，并流向轮盘以冷却该轮盘，由于该回旋流的旋转方向与轮盘的旋转方向相同，因此能够避免旋转能量的损失；经进气口21进入预旋通道2的另一部分气流经气动孔3流出预旋通道2，并流向透平内的动叶和静叶之间的间隙内，既能冷却动叶根部和轮盘前段，也能密封动叶和静叶之间的间隙，防止高温气体侵入。
根据本实用新型实施例的燃气轮机的预旋分流装置，进入预旋通道的冷却空气一部分通过预旋通道形成回旋流并通过出气口流出，另一部分经气动孔流出，能够通过控制出气口和气动孔的节流面积来实现冷却空气流量分配的控制，避免了现有结构易受温度影响的问题，提高了流量分配的准确性和可控性。
更进一步地，为了提高预旋效果，预旋通道2的轴线与环形本体1的内壁面的切线之间存在夹角，且夹角范围为10°～30°。换言之，由预旋通道2的出气口22流出的气流的流动方向与环形本体1的内壁面的切线方向呈10°～30°的夹角。此外，为了更进一步地提高冷却效果，气动孔3的出口轴线与环形本体1的右端面之间存在夹角，且夹角范围为15°～45°。换言之，由气动孔3流出的气流的流动方向与环形本体1的右端面呈10°～30°的夹角。
在一些实施例中，本实用新型实施例的燃气轮机的预旋分流装置100还包括遮流筒4，遮流筒4从环形本体1的第一端的端面沿环形本体1的轴向向外延伸，用以隔离一部分气流和另一部分气流。换言之，如图2所示，遮流筒4与环形本体1同轴设置，且遮流筒4的左端与环形本体1的右端相连，遮流筒4用以隔离流出出气口22的一部分气流和流出气动孔3的另一部分气流，防止两部分气流相互干扰。
在一些实施例中，气动孔3位于遮流筒4沿环形本体1的径向的外侧。换言之，如图2所示，由于预旋通道2的进气口21位于环形本体1的外周面上，预旋通道2的出气口22位于环形本体1的内周面上，气动孔3设于环形本体1的右端面上，为了隔离流出出气口22的气流和流出气动孔3的气流，则需要将气动孔3开设在遮流筒4沿其径向的外侧的环形本体1的右端面上，以实现两部分气流的流向。
在一些实施例中，遮流筒4包括内侧遮流筒41和外侧遮流筒42，内侧遮流筒41位于外侧遮流筒42内侧，且内侧遮流筒41的内周面与出气口22的端面大体平齐，气动孔3位于外侧遮流筒42沿环形本体1的径向的外侧。
换言之，如图2、3所示，环形本体1的右端面上连接有两个遮流筒，即内侧遮流筒41和外侧遮流筒42，内侧遮流筒41、外侧遮流筒42与环形本体1均同轴设置，内侧遮流筒41位于外侧遮流筒42沿环形本体1的径向的内侧，气动孔3位于外侧遮流筒42的沿环形本体1的径向的外侧。由此，通过两层遮流筒对两部分气流进行隔离，可以进一步防止两部分气流的干扰，提高冷却和密封效果。
在一些实施例中，内侧遮流筒41的远离环形本体1的一端具有从内侧遮流筒41的外缘沿内侧遮流筒41的径向向外延伸的凸缘43。换言之，如图2、3所示，内侧遮流筒41的右端具有凸缘43，该凸缘43从内侧遮流筒41的右端的外缘沿其径向向外延伸。
在一些实施例中，如图4所示，预旋通道2为弯曲通道，且预旋通道2的径向尺寸沿环形本体1的径向从外向内逐渐减小。可以理解的是，根据本实用新型实施例的燃气轮机的预旋分流装置，通过弯曲且径向尺寸沿环形本体1的径向从外向内逐渐减小的预旋通道2，能够进一步提高形成回旋流的效果。
在一些实施例中，环形本体1的两端分别具有从环形本体1的外周缘沿环形本体1的轴向向外延伸的围堰11，每个围堰11的远离环形本体1的一端具有从围堰11的外周缘沿围堰的径向向外延伸的周缘12。换言之，如图2、3所示，环形本体1的右端具有右围堰111，右围堰111从环形本体1的外周缘沿环形本体1的轴向向右延伸，该右围堰111的右端具有右周缘121，该右周缘121从右围堰111的外周缘沿右围堰121的径向向外延伸；环形本体1的左端具有左围堰112，该左围堰112从环形本体1的外周缘沿环形本体1的轴向向左延伸，左围堰112的左端具有左周缘122，该左周缘122从左围堰112的外周缘沿左围堰112的径向向外延伸。
下面参考附图1-4描述根据本实用新型具体实施例的燃气轮机的预旋分流装置。
如图1-4所示，根据本实用新型实施例的燃气轮机的预旋分流装置100包括环形本体1和遮流筒4。
为便于将环形本体1安装在燃气轮机的透平内的静止件上，环形本体1的右端具有右围堰111，右围堰111从环形本体1的外周缘沿环形本体1的轴向向右延伸，该右围堰111的右端具有右周缘121，该右周缘121从右围堰111的外周缘沿右围堰121的径向向外延伸，且右周缘121与透平内的静止件连接。
环形本体1的左端具有左围堰112，该左围堰112从环形本体1的外周缘沿环形本体1的轴向向左延伸，左围堰112的左端具有左周缘122，该左周缘122从左围堰112的外周缘沿左围堰112的径向向外延伸，且左周缘122与透平内的静止件相连。
环形本体1具有多个预旋通道2，多个预旋通道2沿所述环形本体1的周向均匀间隔布置，每个预旋通道2具有进气口21和出气口22，且预旋通道2为弯曲通道，预旋通道2的径向尺寸沿环形本体1的径向从外向内逐渐减小。
环形本体1的右端设有多个气动孔3，多个气动孔3沿环形本体1的周向均匀间隔布置，每个气动孔3与预旋通道2相对应连通。燃气轮机的透平内经预旋通道2的进气口21进入预旋通道2内的气流，一部分形成回旋流并通过出气口22进入环形本体1内并流向轮盘，以冷却该轮盘；另一部分通过气动孔3流出预旋通道2并流向透平内的动叶和静叶之间的间隙内，既能冷却动叶根部和轮盘前段，也能密封动叶和静叶之间的间隙，防止高温气体侵入。
遮流筒4与环形本体1的右端面相连且向右延伸，用以隔离流出出气口22的一部分气流和流出气动孔3的另一部分气流，防止两部分气流相互干扰。遮流筒4为两个且分别为内侧遮流筒41和外侧遮流筒42，内侧遮流筒41、外侧遮流筒42和环形本体1彼此同轴设置，内侧遮流筒41位于外侧遮流筒42沿环形本体1的径向的内侧。
内侧遮流筒41的内周面与预旋通道2的出气口22的端面大体平齐，且内侧遮流筒41的右端具有凸缘43，该凸缘43从内侧遮流筒41的右端的外缘沿其径向向外延伸。
气动孔3位于外侧遮流筒42沿环形本体1的径向的外侧。
下面根据附图5描述根据本实用新型实施例的燃气轮机，根据本实用新型实施例的燃气轮机包括透平壳体(未示出)、预旋分流装置100、轮盘200、多个静叶300和多个动叶400。
多个静叶300以环绕方式设在透平壳体的内壁上，预旋分流装置100、轮盘200、多个动叶400均设在透平壳体内，多个动叶400以环绕方式设在轮盘200上，动叶400与静叶300之间具有间隙。例如，如图3所示，轮盘200的中心轴线位于透平壳体的中心位置，轮盘200的外周缘上设有多个均匀间隔布置的动叶400，静叶300设在透平壳体的内壁上且位于动叶400的上游侧(图3中的左侧)，静叶300和动叶400之间具有间隙。
预旋分流装置100设在位于静叶300的上游侧(图3中的左侧)，沿透平径向进入预旋分流装置的气流在预旋分流装置100中被分为两部分，其中一部分气流流向轮盘200以冷却该轮盘200，另一部分气流流向静叶300和动叶400之间的间隙，冷却动叶400根部和轮盘200前段的同时，还能起到密封该间隙的作用，防止高温气体的侵入。
更进一步地，如图3所示，透平壳体内还设有静止件700，静止件700的右端与静叶300相连，预旋分流装置100安装在静止件700的内壁上且位于静止件700的右端的左侧。透平壳体内还设有环形件500。环形件500的右端与轮盘200相连，环形件500的左端伸入预旋分流装置100的外侧遮流筒42内，环形件500的左端与外侧遮流筒42之间设有密封组件600，密封组件600包括第一密封件601和第二密封件602，且第一密封件601形成在环形件500的外壁上，第二密封件602设在外侧遮流筒42的内壁上。
其中，第一密封件601为密封齿，具体地为篦齿状结构，篦齿状结构形成在环形件500的外壁上，第二密封件602为蜂窝结构或耐磨涂层，蜂窝结构或耐磨涂层设在外侧遮流筒42的内壁上，且蜂窝结构或耐磨涂层是可拆卸的，以便及时更换，保证遮流和密封效果。此外，本实用新型并不限于此，第一密封件601和第二密封件602可以分别为其他实现密封的结构。
可以理解的是，环形件500伸入外侧遮流筒42内的部分的外壁上具有篦齿状结构以构成第一密封件601，外侧遮流筒42与环形件500相正对的部分的内壁上设有蜂窝结构或者耐磨涂层以构成第二密封件602。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。