[发明专利]轴向流类型的燃气轮机

说明书

技术领域

本发明涉及燃气轮机的技术。它涉及根据权利要求1的前序部分的轴向流类型的燃气轮机。

更具体而言，本发明涉及设计用于燃气轮机单元的轴向流涡轮的级。大体上，涡轮定子由具有槽口的导叶承载件组成，其中，导叶排和定子热防护件排接连地安装。同一级包括由具有槽口的旋转轴组成的转子，其中，转子热防护件排和叶片排接连地安装。

背景技术

本发明涉及轴向流类型的燃气轮机，图1中显示了其实例。图1的燃气轮机10根据顺序燃烧的原理来运行。它包括压缩机11、具有多个燃烧器13和第一燃料供应12的第一燃烧室14、高压涡轮15、具有第二燃料供应16的第二燃烧室17，以及具有交替的叶片20排和导叶21排(它们布置成沿着机器轴线MA布置的多个涡轮级)的低压涡轮18。

根据图1的燃气轮机10包括定子和转子。定子包括其中安装有导叶21的导叶承载件19；这些导叶21必须形成成形通道，在燃烧室17中产生的热气流过成形通道中。沿需要的方向流过热气路径22的气体撞击在安装在转子轴的轴狭缝中的叶片20上，并且使涡轮转子旋转。为了保护定子壳体抵抗在叶片20上面流动的热气，使用了安装在相邻的导叶排之间的定子热防护件。高温涡轮级需要将冷却空气供应到导叶、定子热防护件和叶片中。

为了确保高温涡轮级的运行具有长的寿命，热气路径22的所有部件应当被有效地冷却。图2(a)和(b)中提供的已知的设计的部件如下面这样来冷却：经压缩的冷却空气24从压缩机输送通过气室23，并且进入腔体31和29。在腔体31的情况下，这借助于孔25来进行。然后此冷却空气从导叶21的翼型件流出，并且通过附连到与叶片20相对的内部环26上的定子热防护件27的孔30和28而流到涡轮流径22中。周缘叶片区域(叶片尖部)的薄壁式冠32(图2(b))对高的气体温度非常敏感。从位于图2的设计中的定子热防护件27的前部中的孔30逃逸的冷却空气有助于降低叶片冠32的温度(除了叶片冷却系统本身之外，叶片冷却系统未在图中明确地显示)。

但是，上面描述的设计具有以下缺点：

1.由于从孔30的出口到叶片20的前缘有较大的距离的原因，冷却空气射流很快会失去它们的能量，并且被来自热气路径22的热气冲出。

2.流出孔30的空气具有相当高的温度，因为它已经冷却了定子热防护件27的相当大的表面面积。

3.未用冷却空气对相邻的定子热防护件27(图2(b))之间的空间提供有效的吹送，并且这会增大密封板33和定子热防护件27的侧表面过热的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有这样的涡轮级冷却方案的燃气轮机：该涡轮级冷却方案避免了已知的冷却构造的缺陷，并且结合了冷却空气质量流的减少与涡轮的涡轮级内的关键部件的改进的冷却和有效的热保护。

这个和其它目的通过根据权利要求1的燃气轮机来达到。

本发明的燃气轮机包括具有交替的空气冷却式叶片排和转子热防护件排的转子，以及具有安装在内部环上的交替的空气冷却式导叶排和定子热防护件排的定子，其中，定子同轴地包围转子而在它们之间限定热气路径，使得叶片排和定子热防护件排以及导叶排和转子热防护件排分别彼此相对，并且导叶排和沿下游方向的下一叶片排限定涡轮级，并且其中，涡轮级的叶片各自在它们的尖部处设有叶片冠，并且涡轮级的导叶各自设有外部导叶平台。根据本发明，相对于彼此而调适涡轮级内的定子热防护件和外部导叶平台，使得通过外部导叶平台和相邻的定子热防护件之间的接头泄漏到热气路径中的空气被引导到叶片的叶片冠上。

根据本发明的一个实施例，通过对外部导叶平台中的各个提供处于其后壁处的下游突出部来相对于彼此而调适外部导叶平台和相邻的定子热防护件，该突出部向下游延伸到叶片冠的前缘，并且延伸到相邻的定子热防护件处的相应的凹部中。

根据本发明的另一个实施例，通过将冷却空气引入各个定子热防护件的背侧上的腔体中来冷却涡轮级内的定子热防护件，该冷却空气通过定子热防护件的下游侧和上游侧处的孔而排到热气路径中。

根据本发明的另一个实施例，借助于通过孔将冷却空气引入到各个导叶的外部导叶平台的背侧上的腔体中来冷却涡轮级内的导叶，并且冷却空气的射流通过向下游延伸通过突出部的孔而被从所述腔体引导到叶片冠上。

根据本发明的又一个实施例，导叶的外部导叶平台构造成使得流过所述突出部中的所述孔的冷却空气在冷却相应的导叶之前已经被使用。

根据本发明的另一个实施例，提供了狭缝，其向下游延伸通过所述突出部，以沿周向方向将冷却空气精确地引导到相邻的定子热防护件之间的空隙中。