CN104594954B - 涡轮结构及具有其的燃气轮机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了涡轮结构及具有其的燃气轮机。其中，涡轮结构包括：涡轮盘(10)，具有转轴穿设通孔(11)，涡轮结构还包括：导流盘(20)，具有转轴避让通孔(21)，导流盘(20)叠放固定在涡轮盘(10)上，导流盘(20)与涡轮盘(10)之间形成冷却气流道。本发明的涡轮结构降低了机匣的制造成本。

Description

涡轮结构及具有其的燃气轮机
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体而言，涉及一种涡轮结构及具有其的燃气轮机。
背景技术
目前，燃气轮机的高压涡轮盘需要冷却气体对其进行冷却，多数高压涡轮盘的冷却是通过外部气路引气对其冷却。在实际生产中，外部气路的存在，极大的提高了机匣的设计难度，同时在加工气路过程中容易受到其他结构超差带来的影响，导致整体报废。现有的涡轮结构和燃气轮机使得机匣报废率比较高，增加了制造成本。
发明内容
本发明旨在提供一种具有降低机匣制造成本的涡轮结构及具有其的燃气轮机。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种涡轮结构，包括：涡轮盘，具有转轴穿设通孔，涡轮结构还包括：导流盘，具有转轴避让通孔，导流盘叠放固定在涡轮盘上，导流盘与涡轮盘之间形成冷却气流道。
进一步地，冷却气流道包括设置在导流盘上的多个导流槽，多个导流槽在导流盘的周向上间隔设置，各导流槽的槽底朝向涡轮盘。
进一步地，各导流槽在导流盘的径向上延伸。
进一步地，冷却气流道还包括设置在涡轮盘上的环形导流槽，环形导流槽的槽底朝向导流盘，环形导流槽分别与多个导流槽相连通。
进一步地，涡轮盘的外周面上具有叶片限位槽，导流盘具有朝向涡轮盘延伸的叶片抵顶环形翻边。
进一步地，涡轮盘具有朝向导流盘延伸的轴向第一凸起，导流盘具有与轴向第一凸起的延伸方向相同的轴向第二凸起，轴向第二凸起套设在轴向第一凸起上，冷却气流道还包括形成在转轴避让通孔与轴向第一凸起之间的气体流通间隙，多个导流槽均与气体流通间隙相连通。
进一步地，轴向第二凸起的外周面具有密封件环形容纳槽。
进一步地，转轴避让通孔的孔径在远离涡轮盘的方向上逐渐减小，轴向第一凸起的外周面朝向导流盘的方向上逐渐收缩。
进一步地，涡轮盘具有在周向上间隔设置的多个螺栓穿设轴向第一通孔，导流盘具有在周向上间隔设置的多个螺栓穿设轴向第二通孔，相邻两个螺栓穿设轴向第二通孔之间具有至少一个导流槽，多个螺栓穿设轴向第一通孔与多个螺栓穿设轴向第二通孔一一对应设置并穿设螺栓。
根据本发明的另一方面，提供了一种燃气轮机，包括：叶片，具有榫头、缘板和叶身，燃气轮机还包括：上述的涡轮结构，缘板与涡轮盘之间具有与冷却气流道相连通的径向间隙。
应用本发明的技术方案，由于导流盘叠放固定在涡轮盘上，导流盘与涡轮盘之间形成冷却气流道，因此，冷却气体能够流经冷却气流道并对涡轮盘进行冷却，无需设置外部气路，降低了机匣的设计难度，避免机匣报废。由上述分析可知，本发明的涡轮结构降低了机匣的制造成本。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的燃气轮机的实施例的主视剖视示意图；
图2示出了根据本发明的涡轮结构的实施例中导流盘的主视示意图；
图3示出了图2的导流盘的A-A向剖视示意图。
其中，上述图中的附图标记如下：
10、轮盘；11、转轴穿设通孔；12、环形导流槽；13、轴向第一凸起；15、螺栓；20、导流盘；21、转轴避让通孔；22、导流槽；23、叶片抵顶环形翻边；24、轴向第二凸起；25、螺栓穿设轴向第二通孔；26、气体流通间隙；27、密封件环形容纳槽；30、叶片；31、榫头；32、缘板；33、叶身；34、径向间隙；40、导流筒；41、导流通孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1和图2所示，本实施例的涡轮结构包括涡轮盘10和导流盘20。涡轮盘10具有转轴穿设通孔11。导流盘20具有转轴避让通孔21，导流盘20叠放固定在涡轮盘10上，导流盘20与涡轮盘10之间形成冷却气流道。
应用本实施例的涡轮结构，由于导流盘20叠放固定在涡轮盘10上，导流盘20与涡轮盘10之间形成冷却气流道，因此，冷却气体能够流经冷却气流道并对涡轮盘10进行冷却，无需设置外部气路，降低了机匣的设计难度，避免机匣报废。由上述分析可知，本实施例的涡轮结构降低了机匣的制造成本。
如图2和图3所示，在本实施例中，冷却气流道包括设置在导流盘20上的多个导流槽22，多个导流槽22在导流盘20的周向上间隔设置，各导流槽22的槽底朝向涡轮盘10。采用上述结构，能够增强冷却效果。
如图2和图3所示，在本实施例中，各导流槽22在导流盘20的径向上延伸。采用上述结构，进一步增强了冷却效果。
如图1和图2所示，在本实施例中，冷却气流道还包括设置在涡轮盘10上的环形导流槽12，环形导流槽12的槽底朝向导流盘20，环形导流槽12分别与多个导流槽22相连通。采用上述结构，进一步增强了冷却效果。
如图1至图3所示，在本实施例中，涡轮盘10的外周面上具有叶片限位槽，导流盘20具有朝向涡轮盘10延伸的叶片抵顶环形翻边23。叶片限位槽用于容纳榫头31，叶片抵顶环形翻边23抵顶在缘板32上以实现叶片30的固定。当然，作为可行的其他实施方式，榫头31直接焊接在涡轮盘10上。
如图1和图2所示，在本实施例中，涡轮盘10具有朝向导流盘20延伸的轴向第一凸起13，导流盘20具有与轴向第一凸起13的延伸方向相同的轴向第二凸起24，轴向第二凸起24套设在轴向第一凸起13上，冷却气流道还包括形成在转轴避让通孔21与轴向第一凸起13之间的气体流通间隙26，多个导流槽22均与气体流通间隙26相连通。通过设置轴向第一凸起13能够提高与转轴的连接强度，通过设置轴向第二凸起24提高与涡轮盘10的连接强度。通过设置气体流通间隙26，能够进一步增强冷却效果。
如图1和图3所示，在本实施例中，轴向第二凸起24的外周面具有密封件环形容纳槽27。采用上述结构，能够提高轴向第二凸起24与导流筒40的密封性，避免冷却气体溢出。
如图1和图3所示，在本实施例中，转轴避让通孔21的孔径在远离涡轮盘10的方向上逐渐减小，轴向第一凸起13的外周面朝向导流盘20的方向上逐渐收缩。采用上述结构，冷却气体在流经气体流通间隙26被逐渐扩散，速度降低，进一步增强了冷却效果。
如图1和图3所示，在本实施例中，涡轮盘10具有在周向上间隔设置的多个螺栓穿设轴向第一通孔，导流盘20具有在周向上间隔设置的多个螺栓穿设轴向第二通孔25，相邻两个螺栓穿设轴向第二通孔25之间具有至少一个导流槽22，多个螺栓穿设轴向第一通孔与多个螺栓穿设轴向第二通孔25一一对应设置并穿设螺栓15。采用上述结构，便于拆装导流盘20。
本申请还提供了一种燃气轮机，如图1所示，本实施例的燃气轮机包括叶片30、导流筒40和上述实施例的涡轮结构。叶片30具有榫头31、缘板32和叶身33。缘板32与涡轮盘10之间具有与冷却气流道相连通的径向间隙34。高压离心叶轮后的低温高压空气部分由导流筒40外周面上的导流通孔41进入内腔，经过导流盘20和涡轮盘10的间隙以及导流盘20上的导流槽22到达涡轮盘10的环形导流槽12，对涡轮盘10进行冷却，之后从榫齿间隙中流入燃气通道。导流筒40通过螺栓15固定并罩设在导流盘20上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种涡轮结构，包括：
涡轮盘(10)，具有转轴穿设通孔(11)，其特征在于，所述涡轮结构还包括：
导流盘(20)，具有转轴避让通孔(21)，所述导流盘(20)叠放固定在所述涡轮盘(10)上，所述导流盘(20)与所述涡轮盘(10)之间形成冷却气流道；
所述冷却气流道包括设置在所述导流盘(20)上的多个导流槽(22)，多个所述导流槽(22)在所述导流盘(20)的周向上间隔设置，各所述导流槽(22)的槽底朝向所述涡轮盘(10)。
2.根据权利要求1所述的涡轮结构，其特征在于，各所述导流槽(22)在所述导流盘(20)的径向上延伸。
3.根据权利要求1所述的涡轮结构，其特征在于，所述冷却气流道还包括设置在涡轮盘(10)上的环形导流槽(12)，所述环形导流槽(12)的槽底朝向所述导流盘(20)，所述环形导流槽(12)分别与多个所述导流槽(22)相连通。
4.根据权利要求1所述的涡轮结构，其特征在于，所述涡轮盘(10)的外周面上具有叶片限位槽，所述导流盘(20)具有朝向所述涡轮盘(10)延伸的叶片抵顶环形翻边(23)。
5.根据权利要求1所述的涡轮结构，其特征在于，所述涡轮盘(10)具有朝向所述导流盘(20)延伸的轴向第一凸起(13)，所述导流盘(20)具有与所述轴向第一凸起(13)的延伸方向相同的轴向第二凸起(24)，所述轴向第二凸起(24)套设在所述轴向第一凸起(13)上，所述冷却气流道还包括形成在所述转轴避让通孔(21)与所述轴向第一凸起(13)之间的气体流通间隙(26)，多个所述导流槽(22)均与所述气体流通间隙(26)相连通。
6.根据权利要求5所述的涡轮结构，其特征在于，所述轴向第二凸起(24)的外周面具有密封件环形容纳槽(27)。
7.根据权利要求5所述的涡轮结构，其特征在于，所述转轴避让通孔(21)的孔径在远离所述涡轮盘(10)的方向上逐渐减小，所述轴向第一凸起(13)的外周面朝向所述导流盘(20)的方向上逐渐收缩。
8.根据权利要求1所述的涡轮结构，其特征在于，所述涡轮盘(10)具有在周向上间隔设置的多个螺栓穿设轴向第一通孔，所述导流盘(20)具有在周向上间隔设置的多个螺栓穿设轴向第二通孔(25)，相邻两个螺栓穿设轴向第二通孔(25)之间具有至少一个所述导流槽(22)，多个所述螺栓穿设轴向第一通孔与多个所述螺栓穿设轴向第二通孔(25)一一对应设置并穿设螺栓(15)。
9.一种燃气轮机，包括：
叶片(30)，具有榫头(31)、缘板(32)和叶身(33)，其特征在于，所述燃气轮机还包括：
权利要求1至8中任一项所述的涡轮结构，所述缘板(32)与所述涡轮盘(10)之间具有与所述冷却气流道相连通的径向间隙(34)。
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