[发明专利]用于涡轮机中的叶轮和轮叶的热管温度管理系统

说明书

本发明的背景

本发明的示例性实施例涉及涡轮机领域，并且更具体地涉及用于涡轮机中的叶轮和轮叶的热管温度管理系统。

涡轮机包括可操作地连接至涡轮的压缩机，涡轮继而又驱动另一个机器，诸如发电机。压缩机压缩进入的空气流，其输送至燃烧器以与燃料混合且点燃以形成高温高压的燃烧产物。高温高压的燃烧产物用于驱动涡轮。由于燃烧产物的高温，燃气涡轮叶轮和轮叶需要冷却。已知的材料具有其限制，且冷却允许叶轮和轮叶在这些高温下操作。这种冷却最常见是利用从压缩机获取的空气实现且较不常见利用蒸汽。然而，压缩机空气冷却的负面属性是循环输出能力和效率的降低，而蒸汽冷却的负面属性包括由于复杂性的额外构件成本。因此，存在对于替代的叶轮和轮叶冷却方法的需要。

本发明的简要描述

在本发明的一个方面，一种涡轮机包括压缩机，其构造成压缩在进气部分处接收的空气以形成压缩空气流，压缩空气流排出到出口部分中。燃烧器与压缩机可操作地连接，且燃烧器接收压缩空气流。涡轮与燃烧器可操作地连接。涡轮接收来自燃烧器的燃烧气流。涡轮具有多个叶轮和多个轮叶。涡轮接收压缩机放出空气来冷却该多个叶轮的至少一部分和该多个轮叶的至少一部分。冷却系统可操作地连接至涡轮。冷却系统包括沿轴向位于该多个叶轮中的至少一个的上游的多个热管。该多个热管可操作地连接至轴承冷却器系统。该多个热管和轴承冷却器系统构造成从压缩机放出空气向一个或多个热交换器传递热。

在本发明的另一个方面，提供了一种用于涡轮机的温度管理系统。涡轮机包括压缩机，其构造成压缩在进气部分处接收的空气以形成压缩空气流，压缩空气流排出到出口部分中。燃烧器与压缩机可操作地连接，且燃烧器接收压缩空气流。涡轮与燃烧器可操作地连接，且涡轮接收来自燃烧器的燃烧气流。涡轮具有多个叶轮和多个轮叶。涡轮从压缩机接收压缩机放出空气来冷却多个叶轮中的至少一部分。温度管理系统包括沿轴向位于该多个叶轮中的至少一个的上游的多个热管。该多个热管可操作地连接至轴承冷却器系统。该多个热管和轴承冷却器系统构造成从压缩机放出空气向一个或多个热交换器传递热。

在本发明的还有另一个方面，提供了一种从涡轮机传递热的方法。该方法包括使空气流经过压缩机的经过步骤。压缩机作用在空气流上以产生压缩空气流，且压缩空气流的一部分传送至向涡轮叶轮引导的压缩机放出空气流。获取步骤通过热传导热至多个热管来从压缩机放出空气流获取热。该多个热管与一个或多个热交换器热连通。传导步骤从该多个热管向轴承传导热。轴承具有润滑油，且润滑油向润滑油冷却器传递热。压缩机放出空气流由该多个热管冷却。

附图的简要描述

图1示出了涡轮机的简化示意图。

图2示出了根据本发明的方面的穿过涡轮机的一部分的局部示意性轴向截面视图。

图3示出了根据本发明的方面的穿过涡轮机的一部分的局部示意性轴向截面视图。

图4示出了根据本发明的方面的冷却系统的截面视图。

图5示出了根据本发明的方面的圆形或圆柱形热管的截面形状。

图6示出了根据本发明的方面的椭圆形热管的截面形状。

图7示出了根据本发明的方面的多边形热管的截面形状。

图8示出了根据本发明的方面的带圆角矩形的热管的截面形状。

图9示出了根据本发明的方面的具有多个翼片的圆形或圆柱形热管的截面形状。

图10示出了根据本发明的方面的冷却和热管理系统的示意性展示。

图11示出了根据本发明的方面的用于冷却压缩机放出空气流的方法。

本发明的详细描述

下文将描述本发明的一个或多个特定方面/实施例。在致力于提供这些方面/实施例的简要描述中，可不在说明书中描述实际实现方式的所有特征。应当认识到，在任何这样的实际实现方式的开发中，如在任何工程或设计项目中那样，必须作出许多实现方式特定的决定来达到开发者的例如符合机器相关、系统相关及商业相关的约束的特定目的，其可从一个实现方式变化到另一个实现方式。此外，应当认识到，这样的开发努力可能是复杂和耗时的，但对那些具有本公开内容的益处的普通技术人员来说，这种开发工作将不过是设计、生产和制造的例行任务。