[发明专利]轴向流类型燃气轮机

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。

背景技术

本发明涉及轴向流类型的燃气轮机，图5中显示了其实例。图5的燃气轮机10根据顺序燃烧的原理来运行。它包括压缩机1、具有多个燃烧器3和第一燃料供应2的第一燃烧室4、高压涡轮5、具有第二燃料供应6的第二燃烧室7，以及具有交替的导叶13或33排和叶片16或36排(它们布置成沿着机器轴线9布置的多个涡轮级)的低压涡轮8。

根据图5的燃气轮机10包括定子和转子。定子包括其中安装有导叶13、33的壳体；这些导叶13、33必须形成成形通道，在燃烧室7中产生的热气流过成形通道。沿需要的方向流动的气体撞击在安装在转子轴的轴狭缝中的叶片16、36上，并且使涡轮转子旋转。为了保护定子壳体抵抗在叶片16、36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。

图1中显示了燃气轮机10的典型的被冷却的燃气轮机级TS的区段。在燃气轮机10的涡轮级TS内，导叶13排安装在导叶承载件11上。在导叶13的下游，提供了叶片16排，其中的各个在其尖部处具有外部平台17。与叶片16的尖部相对，定子热防护件18安装在导叶承载件11上。导叶13中的各个具有外部平台14。导叶13和叶片16用它们的相应的外部平台14和17来限定热气路径12的边界，来自燃烧室的热气流过热气路径12。

为了确保这种高温燃气轮机10的运行具有长的寿命，形成其流径12的所有部件应当被有效地冷却。因此，冷却空气23通过相应的冷却膛孔21和22而被从气室20引导到定子热防护件18和导叶13以及叶片16的外部平台17。但是，图1的已知的涡轮设计需要将额外的足够量的冷却空气23供应到定子热防护件18的背部上的腔体19中，以冷却那些定子热防护件和外部叶片平台17，并且这个特征可看作此设计的短处。另一个缺陷是传统的定子热防护件固定方式，其中，在导叶13和定子热防护件18之间存在空隙(见图1中的所圈出的区域A)，并且冷却空气的一部分会通过所述空隙从腔体19泄漏到涡轮流径12中(见区域A中的箭头)。

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，并且显著地减少了所述涡轮级内的冷却空气的消耗。

这个和其它目的通过根据权利要求1的燃气轮机来达到。本发明的燃气轮机是轴向流类型，并且包括具有交替的空气冷却式叶片排和空气冷却式转子热防护件排的转子，以及具有安装在导叶承载件上的交替的空气冷却式导叶排和空气冷却式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关，并且导叶排和沿下游方向的下一叶片排限定涡轮级。根据本发明，在涡轮级内提供了机构来再使用已经用来冷却涡轮级的导叶的尤其翼型件的冷却空气来冷却导叶的下游的所述涡轮级的定子热防护件。

根据本发明的一个实施例，再使用机构包括用于在经使用的冷却空气离开导叶时收集经使用的冷却空气的第一机构，以及用于将收集到的经使用的冷却空气引导到导叶的下游的所述涡轮级的定子热防护件上以进行冷却的第二机构。

优选地，再使用机构进一步包括用于将收集到的经使用的冷却空气引导到导叶的下游的所述涡轮级的叶片的外部平台上以进行冷却的第三机构。

根据本发明的另一个实施例，涡轮级的导叶各自包括外部平台，并且再使用机构在外部平台的正上方结合到导叶中。

根据另一个实施例，收集机构包括用于导叶中的各个的、位于外部平台的上侧上的导叶冷却空气的出口处的第一腔体，引导机构包括沿周向方向延伸且连接到所述第一腔体上的第二腔体，其中，沿着周向方向相等地分布的多个第一沿轴向定向的孔将来自第二腔体的经使用的冷却空气引导到涡轮级的相邻的定子热防护件的外侧上，以进行冷却。

根据本发明的又一个实施例，沿着周向方向相等地分布的多个第二沿轴向定向的孔将来自第二腔体的经使用的冷却空气引导到涡轮级的相邻的叶片的外部平台的外侧上，以进行冷却。

优选地，涡轮级的叶片的外部平台各自包括沿周向定向的前齿，涡轮级的导叶用它们的外部平台的后壁处的沿周向延伸的下游突出部来叠置在所述前齿上，并且各个下游突出部设有与前齿正正好相对的蜂巢。

根据另一个实施例，第一腔体由外部平台的上侧上的呈框架的形式的肋来建立，该框架由密封屏覆盖。