用于涡轮机中的叶轮和轮叶的热管温度管理系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于涡轮机中的叶轮和轮叶的热管温度管理系统。具体而言，一种涡轮机包括构造成压缩在进气部分处接收的空气以形成压缩空气流的压缩机，压缩空气流排出到出口部分中。燃烧器与压缩机可操作地连接，且接收压缩空气流。涡轮与燃烧器可操作地连接，且接收来自燃烧器的燃烧气流。涡轮具有多个叶轮和多个轮叶，且涡轮接收压缩机放出空气来冷却其中至少一个叶轮。冷却系统可操作地连接至涡轮，且包括附接到或嵌入其中至少一个叶轮内的多个热管。压缩机放出空气构造成冲击到热管或叶轮中的至少一个上。热管和压缩机放出空气构造成冷却叶轮。
【专利说明】用于涡轮机中的叶轮和轮叶的热管温度管理系统
[0001]相关申请的交叉引用
本专利申请涉及2015年4月2日提交的序列号为14/676884的美国申请;2015年4月2日提交的序列号为14/676889的美国申请;2015年4月2日提交的序列号为14/676895的美国申请;2015年4月2日提交的序列号为14/676905的美国申请;2015年4月2日提交的国际申请第PCT/US15/24127号；2015年4月2日提交的国际申请第PCT/US15/24128号；2015年4月2日提交的序列号为14/676917的美国申请；2015年4月2日提交的序列号为14/676936的美国申请；以及2015年4月2日提交的序列号为14/676950的美国申请;全部与本申请同时提交。
技术领域
[0002]本发明的示例性实施例涉及涡轮机领域，并且更具体地涉及用于涡轮机的叶轮和轮叶的热管温度管理系统。
【背景技术】
[0003]涡轮机包括可操作地连接至涡轮的压缩机，涡轮继而又驱动另一个机器，诸如发电机。压缩机压缩进入的空气流，其输送至燃烧器以与燃料混合且点燃形成高温高压的燃烧产物。高温高压的燃烧产物用于驱动涡轮。由于燃烧产物的高温，燃气涡轮叶轮和轮叶需要冷却。已知的材料具有其限制，且冷却允许叶轮和轮叶在这些高温下操作。这种冷却最常见是利用从压缩机获取的高压空气实现。然而，压缩机高压空气冷却的负面属性是循环输出能力和效率的降低。因此，存在对于替代的叶轮和轮叶冷却方法的需要。
【发明内容】
[0004]在本发明的一个方面，一种涡轮机包括压缩机，其构造成压缩在进气部分处接收的空气以形成压缩空气流，压缩空气流排出到出口部分中。燃烧器与压缩机可操作地连接，且燃烧器接收压缩空气流。涡轮与燃烧器可操作地连接。涡轮接收来自燃烧器的燃烧气流。涡轮具有多个叶轮和多个轮叶，且涡轮接收压缩机放出空气来冷却该多个叶轮中的至少一个。冷却系统可操作地连接至涡轮。冷却系统包括附接到或嵌入该多个叶轮中的至少一个内的多个热管。压缩机放出空气构造成冲击到该多个热管或该多个叶轮中的至少一个上。该多个热管和压缩机放出空气构造成冷却多个叶轮。
[0005]在本发明的另一个方面，提供了一种用于涡轮机的冷却系统。涡轮机包括压缩机，其构造成压缩在进气部分处接收的空气以形成压缩空气流。燃烧器与压缩机可操作地连接，且燃烧器接收压缩空气流。涡轮与燃烧器可操作地连接，且涡轮接收来自燃烧器的燃烧气流。涡轮具有多个涡轮叶轮，且涡轮接收压缩机放出空气来冷却该多个涡轮叶轮中的至少一个。冷却系统包括大致位于该多个叶轮中的至少一个内的多个热管。该多个热管从其中一个涡轮叶轮的外径向位置延伸至其中一个涡轮叶轮的内径向位置。该多个热管构造成将热从外径向位置传导到内径向位置。压缩机放出空气构造成冲击到其中至少一个涡轮叶轮的内径向部分上，且压缩机放出空气在冲击第一级涡轮叶轮之后引导至涡轮排气。
[0006]在本发明的还有另一个方面，提供了一种冷却涡轮机的方法。该方法包括使空气流经过压缩机的经过步骤。压缩机作用在空气流上以产生压缩空气流，且获得压缩空气流的一部分以形成压缩机放出空气流。向涡轮叶轮的内部低压力半径引导放出空气流。获取步骤通过热传导热至多个热管来从涡轮叶轮获取热。该多个热管从涡轮叶轮的外径向位置延伸至涡轮叶轮的内径向位置。传导步骤经由该多个热管将热从外径向位置传导至涡轮叶轮的内径向位置。冷却步骤通过将压缩机放出空气流向内径向位置引导来冷却涡轮叶轮。排放步骤通过涡轮排气来排放压缩机放出空气流。该方法还包括从压缩机的第一级取得压缩机放出空气流，和/或在压缩机的第一级与压缩机的第三级之间取得压缩机放出空气流。该多个热管大致位于第一级涡轮叶轮内，且压缩机放出空气构造成冲击第一级涡轮叶轮的内部低压力半径。可选的喷射步骤将去离子水喷射到第一级涡轮叶轮的轴向上游。
[0007]技术方案1.一种涡轮机，包括:
压缩机，其构造成压缩在进气部分处接收的空气以形成压缩空气流，所述压缩空气流排出到出口部分中；
与所述压缩机可操作地连接的燃烧器，所述燃烧器接收所述压缩空气流；
与所述燃烧器可操作地连接的涡轮，所述涡轮接收来自所述燃烧器的燃烧气流，所述涡轮具有多个叶轮和多个轮叶，所述涡轮接收压缩机放出空气以冷却所述多个叶轮中的至少一个；以及
可操作地连接至所述涡轮的冷却系统，所述冷却系统包括附接到或嵌入所述多个叶轮中的至少一个内的多个热管，所述压缩机放出空气构造成冲击到所述多个热管或所述多个叶轮中的至少一个上，并且其中所述多个热管和所述压缩机放出空气构造成冷却所述多个叶轮。
[0008]技术方案2.根据技术方案I所述的涡轮机，其中，所述多个热管还包括热传递介质，所述热传递介质包括以下项中的一者或组合:
铝、铍、铍-氟合金、硼、妈、铯、钴、铅-铋合金、液态金属、锂-氯合金、锂-氟合金、锰、锰-氯合金、汞、熔盐、钾、钾-氯合金、钾-氟合金、钾-氮-氧合金、铑、铷-氯合金、铷-氟合金、钠、钠-氯合金、钠-氟合金、钠-硼-氟合金、钠-氮-氧合金、锶、锡、锆-氟合金。
[0009]技术方案3.根据技术方案I所述的涡轮机，其中，所述多个热管还包括熔盐热传递介质，所述恪盐热传递介质包括钾、钠或铯中的一者或组合。
[0010]技术方案4.根据技术方案3所述的涡轮机，其中，所述压缩机放出空气从所述压缩机的第一级取得。
[0011]技术方案5.根据技术方案3所述的涡轮机，其中，所述压缩机放出空气从所述压缩机的第一级处或所述压缩机的第一级与所述压缩机的第三级之间取得。
[0012]技术方案6.根据技术方案3所述的涡轮机，其中，所述多个热管位于第一级涡轮叶轮中或其上，且所述压缩机放出空气构造成冲击所述第一级涡轮叶轮的内部低压力半径。
[0013]技术方案7.根据技术方案6所述的涡轮机，其中，所述压缩机放出空气在冲击所述第一级涡轮叶轮之后引导至涡轮排气。
[0014]技术方案8.根据技术方案I所述的涡轮机，其中，所述多个热管具有一定的截面形状，所述截面形状大体上包括以下项中的至少一者: 圆形、椭圆形、带圆角的矩形，或多边形。
[0015]技术方案9.根据技术方案3所述的涡轮机，其中，所述涡轮机还包括构造成将去离子水喷射到第一级涡轮叶轮的上游的去离子水喷射系统。
[0016]技术方案10.—种用于涡轮机的冷却系统，所述涡轮机包括:压缩机，其构造成压缩在进气部分处接收的空气以形成压缩空气流;与所述压缩机可操作地连接的燃烧器，所述燃烧器接收所述压缩的空气流;与所述燃烧器可操作地连接的涡轮，所述涡轮接收来自所述燃烧器的燃烧气流，所述涡轮具有多个涡轮叶轮，所述涡轮接收压缩机放出空气以冷却所述多个涡轮叶轮中的至少一个，所述冷却系统包括:
大致位于所述多个叶轮中的至少一个内的多个热管，所述多个热管从所述涡轮叶轮中的一个的外径向位置延伸至所述涡轮叶轮中的一个的内径向位置，所述多个热管构造成将热从所述外径向位置传导至所述内径向位置;并且
其中所述压缩机放出空气构造成冲击在所述涡轮叶轮中的至少一个的内径向部分上，且其中所述压缩机放出空气在冲击第一级涡轮叶轮之后引导至涡轮排气。
[0017]技术方案11.根据技术方案10所述的冷却系统，其中，所述多个热管还包括熔盐热传递介质，所述熔盐热传递介质包括钾、钠或铯中的一者或组合。
[0018]技术方案12.根据技术方案11所述的冷却系统，其中，所述压缩机放出空气从以下取得:
所述压缩机的第一级，或
所述压缩机的第一级与所述压缩机的第三级之间。
[0019]技术方案13.根据技术方案12所述的涡轮机，其中，所述多个热管大致位于第一级涡轮叶轮内，且所述压缩机放出空气构造成冲击所述第一级涡轮叶轮。
[0020]技术方案14.根据技术方案13所述的涡轮机，其中，所述涡轮机还包括构造成将去离子水喷射到第一级涡轮叶轮的上游的去离子水喷射系统。
[0021]技术方案15.—种冷却涡轮机的方法，所述方法包括:
使空气流穿过压缩机，所述压缩机作用于所述空气流上以产生压缩的空气流，获取所述压缩的空气流的一部分以形成压缩机放出空气流，所述放出空气流向涡轮叶轮的内部低压力半径引导；
通过热传导热至多个热管来从所述涡轮叶轮获取热，所述多个热管从所述涡轮叶轮的外径向位置延伸至所述涡轮叶轮的内径向位置；
经由所述多个热管将热从所述涡轮叶轮的所述外径向位置传导至所述内径向位置； 通过将所述压缩机放出空气流向所述内径向位置引导来冷却所述涡轮叶轮;以及通过涡轮排气来排放所述压缩机放出空气流。
[0022]技术方案16.根据技术方案15所述的方法，其中，所述多个热管还包括熔盐热传递介质，所述恪盐热传递介质包括钾、钠或铯中的一者或组合。
[0023]技术方案17.根据技术方案16所述的方法，其中，所述方法还包括:
从所述压缩机的第一级取得所述压缩机放出空气流。
[0024]技术方案18.根据技术方案16所述的方法，其中，所述方法还包括:
在所述压缩机的第一级与所述压缩机的第三级之间取得所述压缩机放出空气流。
[0025]技术方案19.根据技术方案18所述的方法，其中，所述多个热管大致位于第一级涡轮叶轮内，且所述压缩机放出空气构造成冲击所述第一级涡轮叶轮的内部低压力半径。
[0026]技术方案20.根据技术方案19所述的方法，其中，所述方法还包括:
将去离子水喷射到所述第一级涡轮叶轮的轴向上游。
【附图说明】
[0027]图1示出了涡轮机的简化示意图。
[0028]图2示出根据本发明的方面的穿过涡轮机的一部分的局部示意性轴向截面视图。
[0029]图3示出了根据本发明的方面的结合热管的涡轮叶轮的轴向截面视图。
[0030]图4示出了根据本发明的方面的结合热管的涡轮叶轮的局部周向截面视图。
[0031]图5示出了根据本发明的方面的圆形或圆柱形热管的截面形状。
[0032]图6示出了根据本发明的方面的椭圆形热管的截面形状。
[0033]图7示出了根据本发明的方面的多边形热管的截面形状。
[0034]图8示出了根据本发明的方面的带圆角矩形的热管的截面形状。
[0035]图9示出了根据本发明的方面的具有多个翼片的圆形或圆柱形热管的截面形状。
[0036]图10示出了根据本发明的方面的穿过具有去离子水喷射冷却系统的涡轮机的一部分的局部示意性轴向截面视图。
[0037]图11示出了根据本发明的方面的用于冷却涡轮机的方法。
[0038]零件清单 100涡轮机 110压缩机 112放出端口 114转子叶片 116定子导叶 120燃烧器 130涡轮
131叶轮 132轮叶 134喷嘴
136转子筒冷却室 140 HRSG 150蒸汽涡轮 160轴 170发电机 202进气部分 204出口部分 210冷却系统 220热管
230压缩机放出空气 235线 301燕尾区 302内径向部分/位置 304外径向部分/位置 306周向槽口
620具有椭圆形截面的热管 720具有多边形截面的热管 820热管
920具有翼片的热管 923翼片
1010去离子水喷射系统 1015汽封组件 1017去离子水 1100方法 1110经过步骤 1120获取步骤 1130传导步骤 1140冷却步骤 1150排放步骤。
【具体实施方式】
[0039]下文将描述本发明的一个或多个特定方面/实施例。在致力于提供这些方面/实施例的简要描述中，可不在说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当认识到，在任何这样的实际实现方式的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须作出许多实现方式特定的决定来达到开发者的例如符合机器相关、系统相关及商业相关的约束的特定目的，其可从一个实现方式变化到另一个实现方式。此外，应当认识到，这样的开发努力可能是复杂和耗时的，但对那些具有本公开内容的益处的普通技术人员来说，这种开发工作将不过是设计、生产和制造的例行任务。
[0040]当介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词〃一个〃、〃一种〃和〃该〃意在表示存在一个或多个元件。用语"包括"、"包含"和"具有"意在为包含性的，且表示可存在除所列元件之外的额外元件。操作参数和/或环境条件的任何示例并不排除公开的实施例的其它参数/条件。此外，应当理解的是，提到的本发明的〃一个实施例〃、〃一个方面〃或〃实施例〃或〃方面〃不意在理解为排除也包括所述特征的另外的实施例或方面的存在。
[0041]图1示出了涡轮机100的简化示意图。涡轮机包括可操作地连接至燃烧器120的压缩机110，且燃烧器120可操作地连接至涡轮130。涡轮的排气可操作地连接至余热回收蒸汽发生器(HRSG) 140 ARSG 140生成被引导到蒸汽涡轮150中的蒸汽。在该示例中，所有独立涡轮机以单轴构造布置，且轴160驱动发电机170。将理解的是，用语涡轮机包括压缩机、涡轮或其组合。
[0042]图2示出根据本发明的方面的穿过涡轮机的一部分的局部示意性轴向截面视图。涡轮机100包括具有进气部分202和出口部分204的压缩机110。压缩机压缩在进气部分202处接收的空气且形成压缩空气流，其从出口部分204排出/排到出口部分204中。压缩机110包括多个转子叶片114和定子导叶116。相邻的成对叶片114和导叶116构成压缩机110的级。燃烧器120与压缩机110可操作地连接，且燃烧器120接收压缩空气流。涡轮130与燃烧器120可操作地连接，且涡轮130从燃烧器120接收燃烧气流。涡轮130还包括附接至多个叶轮131的多个轮叶132，以及多个静止喷嘴134。用语〃轮叶〃和〃叶片〃可互换使用，且理解为表示燃气涡轮中的旋转元件。
[0043]涡轮机的涡轮130使用从压缩机110获取的空气来将热的金属构件冷却至构件基础金属性质可忍受的温度。涡轮旋转构件(例如，叶轮131和轮叶132)经由内部通路冷却，同时静止构件(例如，喷嘴134)经由外部通路冷却。由于外部通路更易接近，故本领域中已知用于增进静止构件的冷却的若干方法。旋转构件可通过压缩机放出的空气冷却。过去，高压和升高温度的空气从后一压缩机级放出。例如，来自后三分之一到后四分之一的压缩机级的压缩空气将放出且引导至涡轮。放出空气穿过叶轮131且可能穿过轮叶132，从而经由对流热传递来冷却构件。令人遗憾的是，从压缩机获取的高压空气不利地影响循环输出能力和机器效率。此外，高压空气处于升高的温度(相对于较早的压缩机级)，且较热空气相比于较冷空气在冷却方面效率较低。
[0044]如果压缩机放出空气的温度降低，则该冷却(或温度管理)过程可改善。实现其的一种方式是从压缩机的较早级获取空气。在开始的级或头几个级中的空气相比来自稍后的压缩机级的空气处于较低的温度和压力。然而，来自较早的压缩机级的放出空气(其自身)相比涡轮轮叶处于较低的压力，故将不会传送其自身来冷却涡轮构件。根据本发明，冷却系统210包括多个热管220，其附接到或大致嵌入/位于其中至少一个涡轮叶轮131内。例如，如图2中所示，热管220可位于第一级涡轮叶轮内。作为备选，热管220可在叶轮131的上游侧周围沿周向定位和/或布置，或位于多个涡轮叶轮级中。热管可附连至转子筒冷却室136的内部。热管220从叶轮131(例如，轮叶132附近)的外半径位置延伸至叶轮的内半径位置。利用此构造，热管将从叶轮131的较热的外径向部分传递或传导热至叶轮的较冷的内径向部分。
[0045]在其较早级处从压缩机110获取压缩机放出空气230。例如，放出空气230可从由112指出的压缩机的第一级排放端口、或在第一压缩机级与第三压缩机级之间、或在特定应用中根据需要在任何适合的压缩机级处获取。当相比于较后的压缩机级时，较早的压缩机级的优点在于获取(放出)的空气将处于较低温度。低温空气由于其关于相对热的涡轮构件的增大的温差而在冷却方面更好。压缩机放出空气230可经由任何适合的管道系统(为了清楚起见未示出)传送至转子筒冷却室136和/或叶轮131。例如，放出空气管道系统可沿压缩机110和涡轮130的径向内部部分传送。在所示的示例中，压缩机放出空气构造成冲击到第一级涡轮叶轮的内部低压力径向/半径部分。叶轮的该径向内部部分将由经过的放出空气冷却且除去热。在与叶轮131接触之后，压缩机放出空气可如线235所示引导至涡轮排气。
[0046]图3示出了根据本发明的方面的结合热管的涡轮叶轮的轴向截面视图。涡轮叶轮131包括围绕叶轮的外径向部分沿周向布置的多个燕尾部。轮叶132(未示出)插入这些燕尾部中。燕尾区由301指出。热管220构造成从叶轮131的内径向部分/位置302延伸至外径向部分/位置304。内径向部分可包括周向槽口 306，其容纳沿周向设置的热管部分。热管220可包括沿周向设置的热管部分和向外延伸至叶轮131的外径向部分的多个径向分支。在操作中，热管220将热从叶轮131的较热的外径向部分304传递至内径向部分302，从而冷却叶轮131的外部和附接到其上的轮叶132。
[0047]图4示出了根据本发明的方面的结合热管220的涡轮叶轮131的局部周向截面视图。轮叶132以影线示出。热管220从外径向位置304延伸，且可延伸越过轮叶的燕尾部的底部直至内径向位置302。轮叶132暴露于热燃烧气体，且这些热将传导到叶轮131中。这些热中的一些可由热管220传导远离外径向位置304，热管220将热传导或热传递到内径向位置。可引导低温和低压的压缩机放出空气230来冲击此内径向位置。
[0048]热管220包括热传递介质，其可为液态金属、熔盐或Qu材料。仅作为示例，热传递介质可为以下项中的一者或组合:铝、铍、铍-氟合金、硼、钙、铯、钴、铅-铋合金、液态金属、锂_氯合金、锂-氟合金、锰、锰-氯合金、萊、恪盐、钾、钾-氯合金、钾-氟合金、钾-氮-氧合金、铑、铷-氯合金、铷-氟合金、钠、钠-氯合金、钠-氟合金、钠-硼-氟合金、钠-氮-氧合金、锶、锡、锆-氟合金。作为一个特定示例，热传递介质可为包括钾、钠或铯的熔盐。热管220的外部可由能够用于高导热性、高强度和对来自热传递介质的腐蚀的高抵抗性的多个目的的任何适合的材料制成。
[0049]热管220也可由具有很高导热性的〃Qu材料〃形成。Qu材料可为设在热管的内表面上的多层涂层的形式。例如，固态热传递介质可在三个基础层中施加到内壁。头两层由暴露于热管的内壁的溶液制备。首先，第一层(其主要包括离子形式的钠、铍、诸如锰或铝的金属、钙、硼和重铬酸自由基的各种组合)吸收到内壁中达到0.008mm到0.012mm的深度。随后，第二层(其主要包括离子形式的钴、锰、铍、锶、铑、铜、B-钛、钾、硼、钙、诸如铝的金属和重铬酸自由基的各种组合)累积在第一层的顶部上，且在热管的内壁上形成具有0.008mm到
0.012_的厚度的膜。最后，第三层为粉末，其包括以下项的各种组合:氧化铑、重铬酸钾、氧化镭、重铬酸钠、重铬酸银、单晶硅、氧化铍、铬酸锶、氧化硼、B-钛和诸如重铬酸锰或重铬酸铝的金属重铬酸盐，它们自身越过内壁均匀地分配。这三层施加到热管，且然后热极化以形成超导热管，其在很少或没有净热损失的情况下传递热能。
[0050]图5示出根据本发明的方面的圆形或圆柱形热管220的截面形状。圆柱形热管容易以常规工具制造和安装。图6示出根据本发明的方面的椭圆形热管620的截面形状。椭圆形热管620相比圆柱形热管可具有改善的热传递特征。图7示出根据本发明的方面的多边形热管720的截面形状。多边形形状可包括矩形、六边形、方形或任何其它适合的多边形。图8示出了带圆角矩形热管820的截面形状。由于增大的表面面积，带圆角矩形的形状可具有优于椭圆形热管620的改善的热传递特征。图9示出根据本发明的方面的具有多个翼片923的圆形或圆柱形热管920的截面形状。翼片923构造成增大热管的热传递能力，可如图所示轴向地或径向地布置，且可包括具有高导热性的材料，诸如铜或铝。
[0051]图10示出根据本发明的方面的穿过涡轮机的一部分的局部示意性轴向截面视图。去离子水喷射系统1010构造成将去离子水1017喷射到第一级涡轮叶轮131的上游。去离子水可通过汽封组件1015供应。一旦在涡轮叶轮131上游喷射，水将在转子筒冷却室中闪蒸成蒸汽。水和蒸汽将流过涡轮叶轮且从其吸收热。水/蒸汽然后可排出或收集和冷凝以用于再使用。
[0052]图11示出了用于使用低压/低温压缩机放出空气流和热管的组合冷却涡轮机的方法1100。该方法包括使空气流经过压缩机110的步骤1110。压缩的空气流的一部分传送至向涡轮叶轮131引导的压缩机放出空气流230。获取步骤1120通过热传导热至多个热管220来从涡轮叶轮131获取热。热管220从外径向位置延伸至涡轮叶轮的内径向位置。热管220可包括熔盐热传递介质，诸如钾、钠、铯、液态金属或其组合。传导步骤1130经由热管220将热从外径向位置304传导至内径向位置302。冷却步骤1140通过将压缩机放出空气流230向叶轮的内径向位置302引导来冷却涡轮叶轮131。这可为叶轮的上游表面和下/内径向部分。压缩机放出空气吸收热且将这些热带离叶轮。排放步骤1150通过涡轮排气排放〃较热〃的压缩机放出空气。压缩机放出空气可从压缩机的第一级、或压缩机的第一级与第三级之间取得。方法1110还可包括喷射步骤，其将去离子水喷射到第一级涡轮叶轮的轴向上游。
[0053]本发明的冷却和温度管理系统提供若干优点。涡轮区段轮叶和叶轮可由于压缩机放出空气流和热管允许的较冷温度而具有改善的寿命。对压缩机放出空气的需要也减少，这导致了改善的效率。
[0054]该书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使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以及执行任何包含的方法。本发明可申请专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这些其它示例具有不与权利要求的字面语言不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构要素，则意在使这些其它示例处于权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种涡轮机，包括: 压缩机，其构造成压缩在进气部分处接收的空气以形成压缩空气流，所述压缩空气流排出到出口部分中； 与所述压缩机可操作地连接的燃烧器，所述燃烧器接收所述压缩空气流； 与所述燃烧器可操作地连接的涡轮，所述涡轮接收来自所述燃烧器的燃烧气流，所述涡轮具有多个叶轮和多个轮叶，所述涡轮接收压缩机放出空气以冷却所述多个叶轮中的至少一个；以及 可操作地连接至所述涡轮的冷却系统，所述冷却系统包括附接到或嵌入所述多个叶轮中的至少一个内的多个热管，所述压缩机放出空气构造成冲击到所述多个热管或所述多个叶轮中的至少一个上，并且其中所述多个热管和所述压缩机放出空气构造成冷却所述多个叶轮。2.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述多个热管还包括热传递介质，所述热传递介质包括以下项中的一者或组合: 铝、铍、铍-氟合金、硼、妈、铯、钴、铅-铋合金、液态金属、锂-氯合金、锂-氟合金、锰、锰-氯合金、汞、熔盐、钾、钾-氯合金、钾-氟合金、钾-氮-氧合金、铑、铷-氯合金、铷-氟合金、钠、钠-氯合金、钠-氟合金、钠-硼-氟合金、钠-氮-氧合金、锶、锡、锆-氟合金。3.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述多个热管还包括熔盐热传递介质，所述恪盐热传递介质包括钾、钠或铯中的一者或组合。4.根据权利要求3所述的涡轮机，其特征在于，所述压缩机放出空气从所述压缩机的第一级取得。5.根据权利要求3所述的涡轮机，其特征在于，所述压缩机放出空气从所述压缩机的第一级处或所述压缩机的第一级与所述压缩机的第三级之间取得。6.根据权利要求3所述的涡轮机，其特征在于，所述多个热管位于第一级涡轮叶轮中或其上，且所述压缩机放出空气构造成冲击所述第一级涡轮叶轮的内部低压力半径。7.根据权利要求6所述的涡轮机，其特征在于，所述压缩机放出空气在冲击所述第一级涡轮叶轮之后引导至涡轮排气。8.根据权利要求1所述的涡轮机，其特征在于，所述多个热管具有一定的截面形状，所述截面形状大体上包括以下项中的至少一者: 圆形、椭圆形、带圆角的矩形，或多边形。9.根据权利要求3所述的涡轮机，其特征在于，所述涡轮机还包括构造成将去离子水喷射到第一级涡轮叶轮的上游的去离子水喷射系统。10.一种用于涡轮机的冷却系统，所述涡轮机包括:压缩机，其构造成压缩在进气部分处接收的空气以形成压缩空气流;与所述压缩机可操作地连接的燃烧器，所述燃烧器接收所述压缩的空气流;与所述燃烧器可操作地连接的涡轮，所述涡轮接收来自所述燃烧器的燃烧气流，所述涡轮具有多个涡轮叶轮，所述涡轮接收压缩机放出空气以冷却所述多个涡轮叶轮中的至少一个，所述冷却系统包括: 大致位于所述多个叶轮中的至少一个内的多个热管，所述多个热管从所述涡轮叶轮中的一个的外径向位置延伸至所述涡轮叶轮中的一个的内径向位置，所述多个热管构造成将热从所述外径向位置传导至所述内径向位置;并且 其中所述压缩机放出空气构造成冲击在所述涡轮叶轮中的至少一个的内径向部分上，且其中所述压缩机放出空气在冲击第一级涡轮叶轮之后引导至涡轮排气。
【文档编号】F01D5/08GK106050313SQ201610198609
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月1日 公开号201610198609.3, CN 106050313 A, CN 106050313A, CN 201610198609, CN-A-106050313, CN106050313 A, CN106050313A, CN201610198609, CN201610198609.3
【发明人】S.埃卡纳亚克, T.E.维克特, J.E.梅斯特罗尼, A.I.西皮奥
【申请人】通用电气公司