[发明专利]用于控制涡轮机中的流的系统和方法

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及涡轮机，并且更具有而言，涉及控制涡轮内的流。

背景技术

大体上，燃气轮机发动机燃烧压缩空气和燃料的混合物，以产生热燃烧气体。燃烧气体可流过一个或多个涡轮级，以产生用于负载和/或压缩机的动力。预计会接触热燃烧气体的燃气轮机发动机的表面可由能够经受住高温的材料制成。这样的高温材料可能难以获得，并且/或者可能昂贵。预计不会接触热燃烧气体的燃气轮机发动机的其它表面可由较容易获得的和/或不那么昂贵的材料制成。这样的低温材料可能没有设计成暴露于热燃烧气体。不幸的是，在某些情形中，热燃烧气体可接触没有设计成经受住高温的表面，从而潜在地使这些表面和燃气轮机发动机退化。类似地，诸如蒸汽轮机的其它涡轮机例如可易受由于高温气体接触设计成暴露于较低的温度的表面所导致的这种退化的影响。

发明内容

下面对在范围方面与原本声明的发明相当的某些实施例进行概述。这些实施例不意图限制声明的发明的范围，而是相反，这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简要概述。实际上，本发明可包括可能类似于或异于下面所阐述的实施例的各种形式。

在第一个实施例中，一种系统包括涡轮。涡轮包括：包括前缘的第一涡轮叶片、联接到第一涡轮叶片上的叶片平台；以及在第一涡轮叶片的前缘附近设置在叶片平台上的突起。突起构造成将在前缘附近的冷却流的第一静态压力提高到在前缘附近的热气流的第二静态压力之上。

在第二个实施例中，一种系统包括构造成在涡轮的涡轮叶片的前缘附近安装在叶片平台上的吸入限制器。吸入限制器构造成阻挡热气流在涡轮叶片的前缘附近进入到轮空间腔体中。

在第三个实施例中，一种方法包括在涡轮的第一涡轮叶片的前缘的上游将吸入限制器安装在叶片平台上，以及使用吸入限制器来将在第一涡轮叶片的前缘附近的冷却流的第一静态压力提高到热气流的第二静态压力之上。

在另一个实施例中，一种系统包括涡轮，涡轮包括：包括前缘的第一涡轮叶片；联接到所述第一涡轮叶片上的叶片平台；以及在所述第一涡轮叶片的所述前缘附近设置在所述叶片平台上的突起，其中，所述突起构造成将在所述前缘附近的冷却流的第一静态压力提高到在所述前缘附近的热气流的第二静态压力之上。所述突起构造成阻挡所述热气流在所述第一涡轮叶片的所述前缘附近进入到轮空间腔体中。所述系统包括第二涡轮叶片，其中，所述突起不延伸跨过所述第一涡轮叶片和所述第二涡轮叶片之间的空间。所述突起构造成提高仅在所述第一涡轮叶片的所述前缘附近的所述冷却流的所述第一静态压力。所述突起包括圆形横截面形状、椭圆形横截面形状、三角形横截面形状、正方形横截面形状、长方形横截面形状、多边形横截面形状、空气动力学横截面形状、弓形横截面形状或其组合中的至少一个。所述突起的纵横比小于大约2:1，所述纵横比包括所述突起的第一尺寸与所述突起的第二尺寸的比。所述突起设置在所述叶片平台的前部边缘和所述第一涡轮叶片的所述前缘之间。所述系统包括具有一体地形成于所述叶片平台上的所述突起的一件式结构，或者具有联接到所述叶片平台上的所述突起的多件式结构。

在另一个实施例中，一种系统包括构造成在涡轮的涡轮叶片的前缘附近安装在叶片平台上的吸入限制器，其中，所述吸入限制器构造成阻挡热气流在所述涡轮叶片的所述前缘附近进入到轮空间腔体中。所述吸入限制器构造成将在所述前缘附近的冷却流的第一静态压力提高到在所述前缘附近的所述热气流的第二静态压力之上。所述吸入限制器的宽度小于所述叶片平台的径向高度。所述叶片平台的所述径向高度与所述吸入限制器的所述宽度的比小于大约2:1。所述吸入限制器设置在所述叶片平台的前部边缘和所述涡轮叶片的所述前缘之间。所述吸入限制器包括圆形横截面形状、椭圆形横截面形状、三角形横截面形状、正方形横截面形状、长方形横截面形状、多边形横截面形状、空气动力学横截面形状、弓形横截面形状或其组合中的至少一个。所述吸入限制器相对于所述涡轮的轴向轴线以一角度定向。所述系统包括具有所述吸入限制器的所述涡轮。

在另一个实施例中，一种方法包括：在涡轮的第一涡轮叶片的前缘的上游将吸入限制器安装在叶片平台上；以及使用所述吸入限制器来将在所述第一涡轮叶片的所述前缘附近的冷却流的第一静态压力提高到热气流的第二静态压力之上。所述方法包括使用所述吸入限制器来阻挡所述热气流在所述第一涡轮叶片的所述前缘附近进入到轮空间腔体中。所述方法包括将所述吸入限制器设置在所述叶片平台的前部边缘和所述第一涡轮叶片的所述前缘之间。所述方法包括将所述吸入限制器定位成不延伸跨过所述第一涡轮叶片和第二涡轮叶片之间的空间。

附图说明