[发明专利]用于从流体分离颗粒的涡轮和方法

说明书

技术领域

本文中公开的主题涉及涡轮发动机，并且更具体地涉及用于从涡轮发动机中的流体分离颗粒的装置和方法。

背景技术

在涡轮中，燃烧器将燃料或空气-燃料混合物的化学能转换为热能。热能由流体(通常是来自压缩器的压缩空气)传导至涡轮，在此热能被转换为机械能。作为转换过程的一部分，热气体流经并穿过涡轮的部分。沿着热气体路径的高温可加热涡轮构件，从而导致劣化。冷却流体可流过在构件内形成的通路或腔室以冷却构件。有时冷却流体可包括颗粒，例如粉尘或污垢，其可在流动通道中积累并且扰乱流动。冷却流体的减缓流动或限制可导致涡轮构件上的升高温度和热应力。

发明内容

根据本发明的一个方面，涡轮翼型件(airfoil)包括：在涡轮翼型件的内部的第一腔室，其构造成接收流体；和在涡轮翼型件的内部的第二腔室。该涡轮翼型件还包括在涡轮翼型件的内部的通道，其提供第一腔室和第二腔室之间的流体连通，其中通道包括弯曲部，其构造成当流体流过通道时从流体分离颗粒。

根据本发明的另一个方面，一种用于从在涡轮构件内流动的流体分离颗粒的方法包括：将流体从涡轮构件内的第一腔室接收入涡轮构件内的通道，其中通道包括弯曲部，其构造成当流体流过通道时从流体分离颗粒。该方法还包括将具有数量减少的颗粒的清洁流体从通道引导至涡轮构件内的第二腔室。

这些和其他的优点和特征从结合附图进行的下列描述中将变得更加显而易见。

附图说明

被认为是本发明的主题在说明书的结尾处的权利要求中被特别地指出并且清楚地主张权利。本发明的前述和其他的特征和优点从结合附图进行的下列详细描述中是显而易见的，其中：

图1是燃气涡轮发动机的实施例的示意图，该燃气涡轮发动机包括燃烧器、燃料喷嘴、压缩器和涡轮；和

图2是示范翼型件的顶截面图。

详细的描述参照附图经由实例说明本发明的实施例以及优点和特征。

具体实施方式

图1是燃气涡轮系统100的实施例的示意图。系统100包括压缩器102、燃烧器104、涡轮106、轴108和燃料喷嘴110。在实施例中，系统100可包括多个压缩器102、多个燃烧器104、多个涡轮106、多个轴108和多个燃料喷嘴110。压缩器102和涡轮106由轴108联接。轴108可为单轴或联接在一起以形成轴108的多个轴段(shaft segment)。

在一个方面中，燃烧器104使用液体和/或气体燃料，例如天然气或富氢合成气，以使发动机运行。例如，燃料喷嘴110与空气源和燃料源112流体连通。燃料喷嘴110制造空气-燃料混合物，并将空气-燃料混合物排放至燃烧器104，从而引起对加压气体进行加热的燃烧。燃烧器104引导热加压排气通过过渡件进入涡轮喷嘴(或“第一级喷嘴”)，接着进入涡轮叶片，从而使涡轮106旋转。涡轮106的旋转使轴108旋转，从而在空气流入压缩器102时压缩空气。由于火焰温度上升，故热气体路径构件应被适当冷却以延长使用寿命。在实施例中，热气体流经并穿过燃气涡轮系统100的部分，包括涡轮106。沿着热气体路径的高温可加热涡轮106的构件，从而导致劣化。在一个实施例中，冷却流体可流过在构件内形成的通路或腔室以冷却构件。有时，冷却流体可包括颗粒，例如粉尘、磨碎金属粉尘、油漆碎片和碎片涂层，其可在流动通道中积累并且扰乱流动。后文中通过参照图2详细讨论具有用于从冷却流体流移除颗粒的改良配置的构件和使用这种构件的方法。

如在本文中使用的，“下游”和“上游”为如下术语，其指示相对于通过涡轮的工作流体流的方向。因此，术语“下游”表示与工作流体流的方向大致对应的方向，而术语“上游”大致表示与工作流体流的方向相反的方向。术语“径向”表示与轴线或中心线垂直的运动或位置。该术语可有助于描述相对于轴线处于不同径向位置的零件。在该情况下，如果第一构件比第二构件距离轴线更近，则在本文中可叙述为第一构件在第二构件的“径向内部”。另一方面，如果第一构件比第二构件距离轴线更远，则在本文中可叙述为第一构件在第二构件的“径向外部”或“外侧”。术语“轴向”表示平行于轴线的运动或位置。最后，术语“周向”表示围绕轴线的运动或位置。尽管接下来的讨论主要集中于燃气涡轮，但讨论的概念不受限于燃气涡轮，并且可应用于其他旋转机械，包括蒸汽涡轮。