具有冷却联接防护罩的涡轮机的制作方法
【专利摘要】一种用于旋转部件(15)的联接防护罩(1)包括：围绕旋转部件(15)的壳(11)；设置在壳(11)中的压室(25)；用于喷射冷却气体的至少一个喷射管(12)和用于排放冷却气体的出口(13)，其中所述喷射管(12)从邻近所述壳(11)的第一轴向开口(31)延伸穿过所述压室(25)到邻近所述旋转部件(15)的第二轴向开口(32)，所述喷射管(12)具有首先接触压室中循环的气体的前缘(41)，以及与前缘(41)相对的后缘(42)，所述第二开口(32)具有正交于所述喷射管(12)的轴线(X)的第一部分(32a)，以及越过所述后缘(42)、邻近所述第一部分(32a)且平行于所述喷射管(12)的轴线(X)的第二部分(32b)。
【专利说明】
具有冷却联接防护罩的涡轮机
技术领域
[0001 ]本发明涉及用于涡轮机的旋转部件的联接防护罩。
【背景技术】
[0002]公知的是将空气或氮通风应用到联接防护罩，以便避免油转移到联接防护罩中。例如，US6474934中描述了这些系统中的一种。
[0003]然而，已知的通风系统一般并未成功确保正确流动来保持联接防护罩表皮温度低于可接受的值，以及另外避免油从轴端转移。此问题通常通过增大联接防护罩总体大小和通过增加油防护罩来解决，例如，包括轴端处的密封。然而，此解决方案证实是试错途径，其在一些情况下不可能保持表皮温度低于150°C，且不能成功地阻止油转移。此外，几何约束并非总是允许改变联接防护罩的总体大小或增加油防护罩。
[0004]因此，期望改变已知的通风系统，以便实现联接防护罩表皮的可接受温度，同时避免油从轴端转移，且不改变联接防护罩的总体大小或增加油防护罩。
【发明内容】
[0005]根据第一实施例，本发明通过提供旋转机械实现了此目的，该旋转机械包括旋转部件和联接防护罩，联接防护罩包括:
一围绕旋转部件的壳；
一设置在壳中的压室；
一用于喷射冷却气体的至少一个喷射管，以及用于排放冷却气体的出口，使得旋转部件的旋转使冷却气体通过喷射管吸入且到压室中，且使得冷却气体大致圆形地或螺旋地循环穿过压室，以在所述冷却气体通过出口排出之前冷却壳；
其中所述喷射管从邻近所述壳的第一开口沿径向延伸穿过所述压室到邻近所述旋转部件的第二开口，所述喷射管具有首先接触压室中循环的气体的前缘，以及与前缘相对的后缘，所述第二开口具有大致沿切向定向且大致平行于冷却气体的循环方向的第一部分，以及大致沿径向定向且大致正交于冷却气体的循环方向的第二部分。
[0006]第一部分面向与冷却气体的方向并行的方向。
[0007]喷射管的形状连同其长度和在封壳内的位置产生越过管自身的delta压力，以允许联接防护罩压室内的冷却气流(例如，环境空气或氮)。这允许保持壳表皮温度低于100-C。
[0008]本发明的其它优点在于，冷却气流还产生联接防护罩压室内的内部超压，这防止油从轴端转移。
【附图说明】
[0009]本发明的其它目的特征和优点将从连同以下附图的本发明的实施例的以下描述变得清楚，在附图中: 一图1为根据本发明的联接防护罩的截面侧视图；
一图2为图1的联接防护罩的截面视图；
一图3为图2的构件III的详图；
一图4为图3的构件的截面侧视图；
一图5为图3的构件的示意性截面视图。
【具体实施方式】
[0010]参看附图，具有旋转轴线Y的旋转部件15包封在联接防护罩I中，联接防护罩I包括壳11和围绕旋转部件15设置在壳11中的压室25。
[0011]旋转部件15包括中心轴15a和一对侧向盘15b、15c。根据本发明的其它实施例(附图中未示出)，旋转部件15可为任何其它不同的构造。
[0012]壳11包括下半圆柱部分Ila和上半圆柱部分lib。下部Ila和上部Ilb彼此接触，且沿包括旋转轴线Y的水平面接合在一起。
[0013]联接防护罩I包括一个或多个喷射管12(在图1的实施例中三个喷射管12)以用于喷射冷却气体，以及一个或多个出口 13(在图2的实施例中一个出口 13)以用于排放冷却气体，以便在操作中，旋转部件15围绕轴线Y的旋转使冷却气体通过各个喷射管12吸入且到压室25中。上半圆柱部分Ilb包括内径向翅片20，其相对于旋转部件15(图2中的顺时针方向)的旋转移动R定位在出口 13下游。借助于翅片20的存在，冷却气体通过压室25循环以在通过出口 13排放之前冷却壳11。
[0014]各个喷射管12以一种方式安装在壳11的上部Ilb上，使得其从邻近壳11的第一轴向圆形开口 31延伸通过压室25至邻近旋转部件15的第二轴向开口 32。第二轴向开口 32优选尽可能接近旋转部件15，以便由于旋转部件15的旋转产生的伴流影响最大限度增加喷射管12内的流动。
[0015]各个喷射管12的管以一种方式相对于旋转部件15的旋转移动R围绕轴线Y定向，使得喷射管12具有首先接触压室25中循环的气体的前缘41，以及与前缘41相对的后缘42，第二轴向开口32具有正交于喷射管12的轴线X的第一圆形轴向部分32a，以及延伸越过后缘42的第二侧向部分32b。前缘41的长度以一种方式相对于喷射管12的直径选择，使得引导面积(leading area)为喷射管12的外部截面面积的0.5到1.5倍之间。喷射管12的直径和厚度选择成使得喷射管12的外部截面面积不允许喷射管12中的冷却气流达到大于50m/s的速度值。
[0016]第二侧向部分32b由第一圆形轴向部分32a、由具有弧形且平行于第一圆形轴向部分32a的上缘34c，以及由从第一部分32a朝所述第一轴向开口 31延伸直到上缘34c的两个侧向开放边缘34a、34b界定。两个侧缘34a、34b平行于喷射管12的轴线X，且围绕包括具有90°到180°之间的开放角度A的轴线X成角度间隔开。
[0017]更具体而言，开放角度A包括在140°到160°之间。
[0018]对于喷射管12的形状且特别是第二轴向开口32的形状，在旋转部件15围绕轴线Y旋转时，在压室25中循环的气体遵循一定路径(如在图4中由箭头Fl表示)，该路径连续越过第二轴向开口 32的第一部分32a和第二部分32b。这具有产生越过喷射管12的delta压力的效果，以允许冷却气体根据第二路径(其在图4和图5中由箭头F2表示)流过喷射管12。第二路径F2沿径向进入第一轴向开口 31，且根据正交于侧缘34a、34b的周向方向从第二轴向开口 32的第二部分32b^开。
[0019]各个喷射管12定位在壳11的上半圆柱部分Ilb上。考虑联接防护罩I的表皮表面的上部为联接防护罩I的表皮表面的最热部分，喷射管12相对于包括旋转部件15的旋转轴线Y的垂直平面成角度间隔开定位角度B，其大于10°但小于90°。更具体而言，角度B小于45°。
[0020]当联接防护罩I的总体大小和旋转部分的操作条件使得在压室25中循环的气体达到瑞流条件时，根据本发明的可能实施例，一个或多个屏障(screen) 26固定到壳11的内侧，以产生旋转部件15周围的小厚度的旋转体积(rotating volume)。该效果在于由于转子和定子边界层之间减小的距离引起减小的摩擦系数。摩擦系数的减小引起发热的减少，且因此降低联接防护罩表皮温度。
[0021 ]在所附的图1和图5的实施例中，屏障26包括围绕轴15a的圆柱形面板27，以及分别接近盘15b、15c的两个平坦圆形面板26b、26c。圆柱形面板27包括下半圆柱部分27a和上半圆柱部分27b。下部27a和上部27b彼此接触，且沿包括旋转轴线Y的水平面接合在一起。
[0022]大体上，对于所有实施例，包括Imm到50mm之间的距离必须提供在旋转部件15的各个构件与屏障26之间，以便确保具有尽可能接近接触定子边界层的条件的转子边界层。
【主权项】
1.包括旋转部件(15)和联接防护罩(I)的旋转机械，所述联接防护罩(I)包括: -围绕所述旋转部件(15)的壳(11); 一设置在所述壳(11)中的压室(25); 一用于喷射冷却气体的至少一个喷射管(12)，以及用于排放冷却气体的出口(13)，使得所述旋转部件(15)的旋转使冷却气体通过所述喷射管(12)吸入且到所述压室(25)中，且使得所述冷却气体大致圆形地或螺旋地循环穿过所述压室(25)，以在所述冷却气体通过所述出口(13)排出之前冷却所述壳(11); 其中所述喷射管(12)从邻近所述壳(11)的第一开口(31)沿径向延伸穿过所述压室(25)到邻近所述旋转部件(15)的第二开口(32)，所述喷射管(12)具有首先接触所述压室(25)中循环的冷却气体的前缘(41)，以及与所述前缘(41)相对的后缘(42)，所述第二开口(32)具有大致沿切向定向且大致平行于所述冷却气体的循环方向的第一部分(32a)，以及大致沿径向定向且大致正交于所述冷却气体的循环方向的第二部分(32b)。2.根据权利要求1所述的联接防护罩(I)，其特征在于，所述第一部分(32a)面向与所述冷却气体的方向并行的方向。3.根据权利要求1或2所述的联接防护罩(I)，其特征在于，所述第二开口(32)的第二部分(32b)由从所述第一部分(32a)朝第一轴向开口(31)平行于所述喷射管(12)的轴线(X)延伸的两个开口边缘(34a，34b)界定，所述两个开口边缘(34a，34b)围绕所述轴线(X)成角度地间隔开包括在90°到180°之间的开放角度(A)。4.根据权利要求3所述的联接防护罩(I)，其特征在于，所述开放角度(A)包括在140°到160°之间。5.根据前述权利要求中任一项所述的联接防护罩(I)，其特征在于，相对于包括所述旋转部件(15)的旋转轴线(Y)的垂直平面，所述喷射管(12)成角度地间隔开小于45°的定位角度⑶。6.根据前述权利要求中任一项所述的联接防护罩(I)，其特征在于，所述联接防护罩(I)还包括至少一个屏障(26)，其固定到所述壳(11)的内侧以在所述旋转部件(15)的直径最小的地方减小所述压室(25)的上部的厚度。7.根据权利要求6所述的联接防护罩(I)，其特征在于，所述旋转部件(15)与所述屏障(26)之间的距离包括在Imm到50mm之间。
【文档编号】F04D29/58GK105849367SQ201480058615
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年10月24日
【发明人】M.佩勒拉, A.伯诺基, A.格里马尔迪, S.坦特里
【申请人】诺沃皮尼奥内股份有限公司