肋板控涡结构、旋转盘腔系统、燃气轮机的制作方法_3

文档序号:9643480阅读:来源:国知局
以冷却涡轮叶片。肋板2固定于旋转轮盘3上,与轮盘3 —起绕轴旋转。合理设计肋排形状,使得进入孔10前,气体切线速度与此半径处盘面切线速度相同,减小进口损失。同时肋板2转动能够对肋-肋通道中的冷却空气作功,增大叶片冷气量,保证叶片在高温高载荷状态下长期工作。肋板2具体结构如图9所示,使用直肋排,保证气流在肋-肋通道内旋转比始终为1 (气流切线速度与当地盘面切线速度的比)。
[0046]综上,本发明提出了如下方案:
[0047]1、一种设置在旋转盘腔中的肋板控涡结构,包括:
[0048]肋板,所述肋板呈环状;和
[0049]相同的多个第一肋,布置在肋板的面对旋转轮盘的盘面的第一表面上且面向所述盘面凸出,所述多个第一肋在肋板的周向方向上均匀间隔开布置,所述多个第一肋在肋板的第一表面与所述盘面之间限定第一气流引导路径。
[0050]2、根据1的肋板控涡结构,其中:第一肋的气流入口端被倒圆。
[0051]3、根据1的肋板控涡结构,其中:第一肋的顶端与旋转轮盘的盘面之间的间距在1.0mm-5.0mm 之间。
[0052]4、根据1的肋板控涡结构,其中:所述肋板安装在静子机匣上。
[0053]5、根据4的肋板控涡结构,其中:每一个第一肋的进口偏折角基本上等于来流绝对气流角,第一肋的进口偏折角是指第一肋的进口段的中心线与旋转轮盘径向的夹角。
[0054]6、根据4或5的肋板控涡结构,其中:所述旋转盘腔为离心压气机盘腔,所述旋转轮盘为离心叶轮盘。
[0055]7、根据6的肋板控涡结构,其中:所述第一肋靠近轮盘盘面的径向内端布置。
[0056]8、根据7的肋板控涡结构,其中:所述第一肋为弯曲肋,且第一肋的出口偏折角大致为0度,第一肋的出口偏折角是指第一肋的出口段的中心线与旋转轮盘径向的夹角。
[0057]9、根据7的肋板控涡结构,其中:肋板的一端固定到延伸到离心压气机盘腔内的支架,所述支架固定到静子机匣上。
[0058]10、根据6的肋板控涡结构,其中:所述第一肋靠近轮盘盘面的径向外端布置。
[0059]11、根据5或10的肋板控涡结构,其中:所述第一肋为弯曲肋,且第一肋的出口偏折角大于所述进口偏折角,第一肋的出口偏折角是指第一肋的出口段的中心线与旋转轮盘径向的夹角。
[0060]12、根据10的肋板控涡结构,其中:所述第一肋为直肋。
[0061]13、根据10的肋板控涡结构,其中:肋板的一端靠近离心叶轮转子根部附近的静子机匣上。
[0062]14、根据5的肋板控涡结构,其中:所述旋转轮盘为涡轮盘,所述肋板从离心压气机盘腔的封严结构附近延伸到涡轮盘转静子根部附近,所述肋板与所述涡轮盘之间形成涡轮盘腔,所述涡轮盘腔通过所述封严结构与所述离心压气机盘腔相通。
[0063]15、根据14的肋板控涡结构,其中:所述多个肋还包括相同的多个第二肋,布置在肋板的面对旋转轮盘的盘面的第一表面上且面向所述盘面凸出,所述多个第二肋在肋板的周向方向上均匀间隔开布置,所述多个第二肋在肋板的第一表面与所述盘面之间限定第二气流引导路径;所述多个第一肋在肋板的径向内端设置,来自封严结构的至少部分气流进入多个第一肋之间的气流通道;所述多个第二肋在肋板的径向外端设置而靠近涡轮盘转静子根部,涡轮盘腔内的至少部分气流经由多个第二肋之间的气流通道而进入燃气主流道。
[0064]16、根据15的肋板控涡结构,其中:所述第一肋为弯曲肋,且第一肋的出口偏折角设计成增大流出第一肋之间的气流通道的出口气流的切线速度,第一肋的出口偏折角是指第一肋的出口段的中心线与旋转轮盘径向的夹角;所述第二肋为弯曲肋,第二肋的径向外端靠近涡轮盘转静子轮缘,且第二肋的出口偏折角构造成使得流出第二肋之间的气流通道的出口气流的切线速度与主流燃气切线速度相近,第二肋的出口偏折角是指第二肋的出口段的中心线与旋转轮盘径向的夹角。
[0065]17、根据15的肋板控涡结构,其中:第二肋的气流入口端被倒圆。
[0066]18、根据14的肋板控涡结构,其中:所述肋板上仅设置有第一肋,第一肋的一端靠近肋板的径向内端,另一端靠近涡轮盘转静子根部。
[0067]19、根据4的肋板控涡结构,其中:肋板的一端固定到静子机匣,另一端为自由端。
[0068]20、根据1的肋板控涡结构,其中:所述肋板控涡结构应用于涡轮叶片冷却预旋系统中,所述肋板固定在作为旋转轮盘的涡轮轮盘上,肋板与涡轮轮盘的盘面之间形成涡轮盘腔,所述肋板上设置有供气流流入涡轮盘腔的多个第一孔,每一对周向上相邻的第一肋之间设置有至少一个第一孔。
[0069]21、根据20的肋板控涡结构,其中:所述第一肋为直肋,第一肋的出口偏折角大致为〇度,第一肋的出口偏折角是指第一肋的中心线与涡轮轮盘径向的夹角。
[0070]22、根据21的肋板控涡结构,其中:每一对周向上相邻的第一肋之间设置有一个第一孔,所有的第一孔沿一个圆周等间隔布置,每一条第一肋的径向内端延伸过第一孔所在的圆周,每一条第一肋的径向外端靠近涡轮叶片冷却通道进口。
[0071]23、一种旋转盘腔系统,包括:离心压气机盘腔,离心叶轮盘部分限定所述离心压气机盘腔;涡轮盘腔,涡轮盘部分限定所述涡轮盘腔,其中:离心压气机盘腔与涡轮盘腔之间通过封严结构连通;离心压气机盘腔与涡轮盘腔中的至少一个内设置有根据1_5、19中任一项的肋板控涡结构。
[0072]24、根据23的旋转盘腔系统,其中:离心压气机盘腔内设置有根据权利要求6_13中任一项所述的肋板控涡结构。
[0073]25、根据23或24的旋转盘腔系统,其中:涡轮盘腔内设置有根据权利要求14_18中任一项所述的肋板控涡结构。
[0074]26、一种旋转盘腔系统,包括涡轮盘腔,涡轮盘部分限定所述涡轮盘腔,其中:涡轮盘腔内设置有根据20-22中任一项的肋板控涡结构。
[0075]27、一种燃气轮机,包括根据23-26中任一项的旋转盘腔系统。
[0076]本发明的肋板控涡结构通过在盘腔内安装带有肋条的肋板,对盘腔内的涡流产生与发展进行调控,该发明至少具有如下优点之一:
[0077]①、结构简单,非常易于实现。简单的肋板结构,易于加工与安装,重量轻,同时由于肋板安装于静子件上(少数情况也安装于转子件上)可以避免振动问题。
[0078]②、肋板上肋的形式多变,根据需要设计为直肋、弯曲肋、导流叶片形式肋。
[0079]③、肋板结构应用广泛。该肋板结构可以应用于盘腔向心或离心流动。可以实现减少盘腔引气总压损失;调整盘腔内部压力分布从而调整转子止推轴承所承受的轴向载荷;调整盘腔内部冷却气流角度,从而减小相对总温,加强换热;调整盘腔转静子根部泄漏流切线速度与涡轮转子进口
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