CN101153546A - 双轴燃气涡轮 - Google Patents

Abstract

一种双轴燃气涡轮，包括：高压涡轮，该高压涡轮具有环状气体通道出口；低压涡轮，该低压涡轮具有环状气体通道入口；环状中间管道，该环状中间管道将气体通道出口连接到气体通道入口；轴承，该轴承支撑高压涡轮的转子并被联接到轴承壳；和多个支柱，这些支柱支撑该轴承壳。支柱沿轴承壳的周边径向布置，以便在轴承壳的外周表面和围绕中间管道的壳壁的内周表面之间的空间中贯穿中间管道。中间管道具有支柱盖，支柱贯穿这些支柱盖，并且支柱盖用作低压涡轮的第一级定子叶片。

Description

双轴燃气涡轮

技术领域

本发明涉及一种燃气涡轮，该燃气涡轮包括布置在同一轴线上的多根轴。

背景技术

典型的燃气涡轮(未示出)包括压缩机、燃烧室和涡轮。在燃气涡轮中，空气由压缩机压缩并供应到燃烧室，在该燃烧室中压缩空气与单独供应的燃料混合、并且燃烧该压缩空气和燃料的混合物。通过燃烧产生燃烧气体，并且将该燃烧气体供应到涡轮，在该涡轮处吸取该燃烧气体的能量。能量施加用于压缩机的旋转驱动力和用于使得发电机(未示出)发电的驱动力。在涡轮产生旋转驱动力之后，燃烧气体通过排气扩压器排出。

图7示出用作喷气发动机派生的燃气涡轮的普遍公知的双轴燃气涡轮的实例。该燃气涡轮包括：高压涡轮100，该高压涡轮100具有环状气体通道出口101；低压涡轮102，该低压涡轮102具有环状气体通道入口103；环状中间管道104，该环状中间管道104将气体通道出口101连接到气体通道入口103；轴颈轴承105，该轴颈轴承105支撑高压涡轮100的转子；和多个支柱108，该多个支柱108支撑轴颈轴承105。支柱108沿着轴颈轴承105的周边径向布置并贯穿支柱盖107，这些支柱盖107在轴颈轴承105的外周表面和围绕中间管道104的壳壁106的内周表面之间的空间中与中间管道104成一体。

高压涡轮100用作气体发生器，该气体发生器产生用于驱动压缩机(未示出)的高温、高压的燃烧气体，而低压涡轮102用作动力涡轮，该动力涡轮驱动发电机或相似物的负载(未示出)以收集能量。在图7中，附图标记109和110分别表示低压涡轮102的第一级定子叶片和第一级转子叶片。

在上述双轴燃气涡轮中，用于防止支柱108被高温气体加热的支柱盖107设置在高压涡轮100和低压涡轮102之间的气体通道中。因此，沿着用于第一级转子叶片110的气流设置的支柱盖107和第一级定子叶片109在气体通道中引起空气动力损失。

此外，因为支柱盖107和第一级定子叶片109一前一后地布置，即沿着气流的方向布置，所以增加气体通道的长度。因此，也增加低压涡轮102沿着转子轴的长度，这将导致燃气涡轮尺寸的增加。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种小的并提供改进性能的双轴燃气涡轮，其中支柱盖和第一级定子叶片被有效地结合以减小气体通道中的压力损失和气体通道的长度。

为了实现上述目的，根据本发明的双轴燃气涡轮包括：高压涡轮，该高压涡轮具有环形气体通道出口；低压涡轮，该低压涡轮具有环形气体通道入口；环形中间管道，该环形中间管道将气体通道出口连接到气体通道入口；轴承，该轴承支撑高压涡轮的转子并被联接到轴承壳；和多个支柱，这些支柱支撑该轴承壳。支柱沿轴承壳的周边径向布置，并在轴承壳的外周表面和围绕中间管道的壳壁的内周表面之间的空间中贯穿中间管道。中间管道具有支柱盖，支柱贯穿这些支柱盖，并且支柱盖用作低压涡轮的第一级定子叶片。

中间管道可沿着其周边分成多个段，每段具有支柱盖中的一个支柱盖，并且支柱可设置成贯穿任意数量的支柱盖。

中间管道可分成二十段，并且支柱可设置成贯穿支柱盖中的十个支柱盖，没有支柱的支柱盖和具有支柱的支柱盖被交替地布置。

每个支柱盖具有翼状横截面，在该翼状横截面中，支柱盖的前部的宽度沿气流的方向向下游逐渐增加。

附图说明

图1是根据本发明实施例的双轴燃气涡轮的主要部分的剖视图；

图2A是中间管道的剖视图；

图2B是中间管道的透视剖视图；

图3A是中间管道的分解剖视图；

图3B是中间管道的分解透视剖视图；

图4A是处于另一状态的中间管道的分解剖视图；

图4B是处于另一状态的中间管道的分解透视剖视图；

图5是示出双轴燃气涡轮的总体结构的原理图；

图6是沿线VI-VI所得的图1的剖视图；并且

图7是公知的双轴燃气涡轮的主要部件的剖视图。

具体实施方式

以下将参考附图，详细描述根据本发明实施例的双轴燃气涡轮。

如图5所示，根据本实施例的双轴燃气涡轮包括：压缩机10；燃烧室11；高压涡轮12，该高压涡轮12用作气体发生器；和低压涡轮13，该低压涡轮13用作动力涡轮。

在该双轴燃气涡轮中，空气由压缩机10压缩并供应到燃烧室11，在燃烧室11中压缩空气与单独供应的燃料混合、并且燃烧该压缩空气和燃料的混合物。通过燃烧产生燃烧气体，并且将该燃烧气体供应到高压涡轮12和低压涡轮13。高压涡轮12产生用于例如以5,000rpm的速度驱动压缩机10的高温、高压的燃烧气体，而低压涡轮13以例如3,000rpm的速度驱动发电机14以收集燃烧气体的能量。

如图1、2A和2B所示，高压涡轮12和低压涡轮13分别具有环形气体通道出口15和环形气体通道入口16，该环形气体通道出口15和环形气体通道入口16利用环形中间管道17彼此连接。支撑高压涡轮12的转子18的轴承19联接到由多个支柱23支撑的轴承壳20。支柱23沿着轴承壳20的周边径向布置并贯穿支柱盖22，这些支柱盖22在轴承壳20的外周表面和围绕中间管道17的中间壳壁21的内周表面之间的空间中与中间管道17成一体。

高压涡轮12具有气体通道，在该气体通道中，定子叶片25由内部壳壁24A支撑以便布置在两个级中，转子叶片26在定子叶片25的两个级之间的位置由转子18支撑。高压涡轮12的外部壳壁24B通过螺栓固定到中间壳壁21上。低压涡轮13具有气体通道，在该气体通道中，由内壳壁27A支撑的定子叶片28和由转子(未示出)支撑的转子叶片29在多个级中交替布置。低压涡轮13的外壳壁27B也通过螺栓固定中间壳壁21。

支柱23在其端部处通过双头螺栓30、螺母31和锁定螺栓(未示出)固定到轴承壳20和中间壳壁21。

根据本实施例，支柱23贯穿的中间管道17的支柱盖22用作低压涡轮13中的第一级定子叶片。因此，尽管在公知结构中将第一级定子叶片设置在低压涡轮的气体通道入口中，而在本实施例中直接设置第一级转子叶片29。

更具体地，中间管道17沿着其周边分成例如二十段，每段与单个支柱盖22成一体。在支柱盖22中，支柱23设置成贯穿例如十个支柱盖22。换句话说，支柱23每隔一个支柱盖22设置。

中间管道17的每段在其内端部处利用设置在其间的联接件32a和32b由轴承壳20支撑，而在其外端部处利用设置在其间的支撑件33a和33b由中间壳壁21支撑。在图1中，沿气流方向的上游保持件33a利用设置在其间的连接件34间接地由中间壳壁21支撑。

如图6所示，每个支柱盖22具有翼状横截面，在该翼状横截面中，支柱盖22的前部的宽度沿气流的方向向下游逐渐增加。因此，支柱盖22允许气体平稳地沿着支柱盖22的表面流动，而不会产生冲击波，从而为低压涡轮13中的第一级转子叶片29有效地提供作为喷嘴叶片的功能。

图3A和3B分别示出中间壳壁21从图2A和2B所示的结构分离的状态。图4A和4B分别示出支柱23从图3A和3B所示的结构拔出的状态。通过图4A和4B能够理解装配双轴燃气涡轮或更换支柱23和/或中间管道17的段的过程。

如上所述，根据本实施例，中间管道17的支柱盖22作为低压涡轮13的第一级定子叶片(喷嘴叶片)的功能。因此，不同于公知的结构，不必在低压涡轮13的气体通道入口16中提供第一级定子叶片(喷嘴叶片)，并且能够直接布置转子叶片29。

因此，能够减少高压涡轮12和低压涡轮13之间的气体通道中的压力损失和低压涡轮13中的气体通道的长度。因此，能够同时改善涡轮性能并减小尺寸。

此外，根据本实施例，中间管道17沿其周边分成多个段，每段与单个支柱盖22结合。此外，支柱23可设置成贯穿任意数量的支柱盖22。因此，能够根据需要改变待安装的支柱23的数量。此外，能够容易地更换支柱23和中间管道17的段。

本发明不局限于上述实施例。当然，可在本发明的范围内各样地改变中间管道17被分成的段的数量、待安装的支柱23的数量、每个支柱盖22的截面形状等。

Claims (4)

1.一种双轴燃气涡轮，包括：

高压涡轮，该高压涡轮具有环状气体通道出口；

低压涡轮，该低压涡轮具有环状气体通道入口；

环状中间管道，该环状中间管道将所述气体通道出口连接到所述气体通道入口；

轴承，该轴承支撑所述高压涡轮的转子并被联接到轴承壳；和

多个支柱，这些支柱支持该轴承壳，所述支柱沿所述轴承壳的周边径向布置，并在所述轴承壳的外周表面和围绕所述中间管道的壳壁的内周表面之间的空间中贯穿所述中间管道，

其中，所述中间管道具有支柱盖，所述支柱贯穿这些支柱盖，并且所述支柱盖用作所述低压涡轮的第一级定子叶片。

2.如权利要求1所述的双轴燃气涡轮，其中，所述中间管道沿其周边分成多个段，每个段具有所述支柱盖中的一个支柱盖，并且

其中所述支柱设置成贯穿任意数量的所述支柱盖。

3.如权利要求2所述的双轴燃气涡轮，其中，所述中间管道分成二十段，并且所述支柱设置成贯穿所述支柱盖中的十个支柱盖，没有所述支柱的所述支柱盖和具有所述支柱的所述支柱盖被交替地布置。

4.如权利要求1所述的双轴燃气涡轮，其中，每个支柱盖具有翼形横截面，在该翼形横截面中，所述支柱盖的前部的宽度沿气流的方向向下游逐渐增加。

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