Газовая турбина и способ изготовления такой газовой турбины

Авторы патента:


Газовая турбина и способ изготовления такой газовой турбины
Газовая турбина и способ изготовления такой газовой турбины
Газовая турбина и способ изготовления такой газовой турбины
Газовая турбина и способ изготовления такой газовой турбины

 


Владельцы патента RU 2581287:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Газовая турбина содержит устройство с внешним и внутренним корпусами и уплотнительным кольцом, а также дополнительное устройство с дополнительным внутренним и дополнительным внешним корпусами. Внешний и внутренний корпуса устройства расположены с образованием между ними канала охлаждения. Уплотнительное кольцо расположено между внешним корпусом и внутренним корпусом устройства и уплотняет канал охлаждения от окружающей среды, которая окружает внешний корпус. Устройство имеет внутренний объем, окруженный внутренним корпусом, причем рабочая текучая среда движется через этот внутренний объем. Устройство и дополнительное устройство установлены с образованием между ними полости, окруженной внутренним корпусом, дополнительным внутренним корпусом, внешним корпусом и дополнительным внешним корпусом. Уплотнительное кольцо расположено между внешним корпусом и внутренним корпусом и установлено исключительно между внутренним корпусом и внешним корпусом таким образом, что уплотнительное кольцо уплотняет канал охлаждения так, что на текучую среду внутри полости не оказывает влияние давление охлаждающей текучей среды в канале охлаждения. При изготовлении газовой турбины образуют канал охлаждения между внешним и внутренним корпусами устройства. Располагают уплотнительное кольцо между внешним и внутренним корпусами таким образом, что уплотнительное кольцо уплотняет канал охлаждения от окружающей среды, которая окружает внешний корпус. Устанавливают совместно устройство и дополнительное устройство таким образом, что рабочая текучая среда может течь от дополнительного устройства к устройству. Группа изобретений позволяет обеспечить модульность конструкции газовой турбины. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Данное изобретение относится к устройству для газовой турбины. Кроме того, данное изобретение относится к способу изготовления устройства для газовой турбины.

Обычные газовые турбины содержат внутренний корпус и внешний корпус. В частности, внутренний корпус отделяет рабочая текучая среда турбины от окружающей среды. Внутренний корпус отделяет, в частности, внутренний объем газовой турбины от внешнего объема турбины. На внутренний корпус установлены лопатки статора секции турбины или секции компрессора. Внешний корпус окружает внутренний корпус, при этом между внутренним корпусом и внешним корпусом обычно образованы полость охлаждающего воздуха и канал охлаждающего воздуха, соответственно.

Во избежание выброса охлаждающего воздуха, в частности из секции турбины, необходимо предотвратить утечку охлаждающего воздуха и рабочей текучей среды между внутренним и внешним корпусами. При этом следует обеспечить простую и надежную сборку частей корпусов газовой турбины.

В обычных газовых турбинах, вдоль осевого направления турбины совместно установлены на ее осевых концах секция компрессора и секция турбины. Уплотнительное кольцо установлено одной стороной на осевой конец секции турбины либо на внутренний корпус, либо на внешний корпус, а другой стороной - на осевой конец секции компрессора.

На фиг. 3 изображена обычная газовая турбина 300, содержащая совместно установленные на ее осевом конце обычную силовую турбину 310 и обычный газогенератор 320. Обычная силовая турбина 310 содержит кольцевой обычный внешний корпус 311 и кольцевой обычный внутренний корпус 312. Обычный внешний корпус 311 и обычный внутренний корпус 312 проходят в основном кольцеобразно вокруг оси 101 вращения обычной газовой турбины 300. Лопатки 115 статора установлены на обычный внутренний корпус 312. Между двумя рядами лопаток 115 статора может вращаться лопатка 116 ротора. Между обычным внешним корпусом 311 и обычным внутренним корпусом 312 образован обычный канал 314 охлаждения, по которому протекает охлаждающий воздух. На осевом конце обычной силовой турбины 310 крепится обычное уплотнительное кольцо 313. Обычное уплотнительное кольцо 313 установлено на часть дополнительного обычного внешнего корпуса 321 (или дополнительного обычного внутреннего корпуса 322) обычного газогенератора 320 и на обычный внутренний корпус 312 силовой турбины 310 для создания уплотнения между обычным внутренним корпусом 312 и дополнительным обычным внешним корпусом 321. Обычное уплотнительное кольцо 313 закреплено и не может совершать осевое смещение, например - посредством крепления к обычному внутреннему корпусу 312, и находится в скользящем контакте с дополнительным обычным внешним корпусом 321, так что обеспечивается тепловое расширение в осевом направлении между обычной силовой турбиной 310 и обычным газогенератором 320.

В документе ЕР 1426561 А1 описаны конструкции для заделки или уплотнения пространства между компонентами, имеющими разные коэффициенты теплового расширения или скоростями теплового расширения. Между первым компонентом и вторым компонентом, которые имеют разные скорости или величины изменения размеров, когда подвергаются воздействию температур, отличающихся от температур окружающей среды, установлен уплотнительный элемент. Уплотнительный элемент содержит первую крепежную конструкцию, связанную с первым компонентом, которая входит в скользящее сцепление со второй крепежной конструкцией, связанной со вторым компонентом, тем самым обеспечивая независимое скольжение второго компонента относительно первого компонента. Конструкция может содержать разрезные кольца, ламинированные кольца или многочисленные разрезные кольца.

В документе US 4613280 описан турбинный двигатель, конструкция которого обеспечивает пассивную модуляцию потока охлаждающего воздуха в кожух. Уплотнительные кольца смещены относительно впускных отверстий для охлаждающего воздуха так, что давление при изменениях температуры в двигателе будет вызывать либо полное открывание впускных отверстий для охлаждающего воздуха, полностью блокированных уплотнительным кольцом, либо модуляцию между ними в соответствии с потребностями охлаждения кожуха.

В документе US 4307993 описан охлаждаемый воздухом цилиндр с лабиринтами поршневых колец. Цилиндр турбины на его внешней поверхности находится в контакте с разрезными кольцами, которые удерживаются в кольцевых канавках в цилиндрически проходящем держателе колец. Оставаясь в контакте с внешней поверхностью цилиндра, кольца имеют возможность расширяться и сжиматься внутри их соответствующих канавок.

В документе US 2010/0129207 А1 описана паровая турбина, содержащая ротор и внутренний корпус, причем между внутренним корпусом и ротором образован проточный канал, который на впускной стороне ограничен в осевом направлении балансировочным поршнем, расположенным на роторе. Помимо этого, между внутренним корпусом и ротором предусмотрено кольцевое уплотнение.

В документе DE 274476 описана паровая турбина, содержащая корпус, на который установлена обойма турбины.

В конструкциях обычных турбин, часть генератора и еще одна часть - силовой турбины - несут уплотнительное кольцо, в частности поршневое кольцо, так что уплотнительная компоновка не создается до тех пор, пока газогенератор не будет прикреплен к силовой турбине. Эта процедура совместной установки газогенератора и силовой турбины обуславливает сплошной узел уплотнительного кольца внутри обеих секций, потому что во время установки секций уплотнительное кольцо различимо лишь с трудом. Помимо этого, испытание на уплотнение посредством уплотнительного кольца в секции уплотнения после установки газовой турбины на газогенератор затруднено.

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать надлежащий уплотнительный узел для газовой турбины.

Эту задачу можно решить посредством устройства для газовой турбины и способа изготовления устройства для газовой турбины в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения.

В соответствии с первым аспектом данного изобретения, представлено устройство, такое, как силовая турбина, для газовой турбины. Устройство содержит внешний корпус, внутренний корпус и уплотнительное кольцо. Внешний корпус и внутренний корпус расположены таким образом, что между ними образован канал охлаждения. Уплотнительное кольцо расположено между внешним корпусом и внутренним корпусом таким образом, что это уплотнительное кольцо уплотняет канал охлаждения от окружающей среды, которая окружает внешний корпус.

В частности, в соответствии с дополнительным аспектом данного изобретения, представлена газовая турбина, содержащая устройство, такое, как силовая турбина, описанное выше, и дополнительное устройство, такое, как газогенератор. Устройство и дополнительное устройство совместно установлены так, что рабочая текучая среда, т.е. рабочий газ, может течь, например, от дополнительного устройства к устройству, т.е. для привода устройства. Устройство содержит вращающийся вал, а дополнительное устройство содержит дополнительный вращающийся вал. Вращающийся вал и дополнительный вращающийся вал механически развязаны друг от друга. Уплотнительное кольцо упирается исключительно во внутренний корпус и во внешний корпус устройства.

В соответствии с дополнительным аспектом данного изобретения, представлен способ изготовления устройства для газовой турбины. Способ включает в себя образование канала охлаждения между внешним корпусом устройства и внутренним корпусом устройства. Между внешним корпусом и внутренним корпусом располагают уплотнение, делая это таким образом, что уплотнительное кольцо уплотняет канал охлаждения от окружающей среды, которая окружает внешний корпус.

Вращающийся вал устройства вращается вокруг оси вращения, которая определяет осевое направление газовой турбины. Направление, которое проходит снаружи по направлению к оси вращения вала турбины и которое перпендикулярно этой оси вращения, обозначает радиальное направление турбины. Вращающийся вал и дополнительный вращающийся вал можно выровнять параллельно друг другу.

Устройство содержит множество корпусных частей, которые имеют функцию поддержания функциональных элементов турбины и/или которые используются для направления потоков текучей среды турбины. В частности, внутренний корпус устройства приспособлен для поддержания например, лопаток статора. Кроме того, к внутреннему корпусу устройства может быть прикреплено множество частей турбины, направляющих текучую среду, таких, как воздушные дефлекторы.

В частности, внутренний корпус устройства отделяет рабочая текучая среда от окружающей среды. Внутренний корпус отделяет, в частности, внутренний объем устройства от объема, образованного между внутренним корпусом и внешним корпусом. Внутри внутреннего объема рабочая текучая среда движется вдоль основного направления текучей среды, при этом основное направление текучей среды ориентировано, в частности, вдоль оси по отношению к валу турбины. В рамках контекста этой заявки, лопатки статора и лопатки ротора установлены внутри внутреннего объема устройства. В частности, рабочая текучая среда течет внутри внутреннего объема вдоль основного направления течения.

Внутри объема, который окружает внутренний корпус, а значит - и внутренний объем, движется охлаждающая текучая среда. Как описано выше, внешний корпус устройства окружает внутренний корпус. Между внутренним корпусом и внешним корпусом образован канал охлаждения. Внешний корпус может иметь впускное отверстие для охлаждающей текучей среды, чтобы обеспечить впуск охлаждающей текучей среды из окружающей среды в канал охлаждения.

Внутренний корпус и внешний корпус устройства могут иметь конусообразную сходящуюся или расходящуюся форму, причем диаметр и размер внутреннего корпуса и внешнего корпуса увеличиваются или уменьшаются вдоль основного направления течения и осевого направления, соответственно. Помимо этого, внутренний корпус и/или внешний корпус имеют кольцевую форму вокруг вала и образуют кольцевой канал охлаждения в окружном направлении вокруг вала. Внутренний корпус и/или внешний корпус могут проходить по всей окружности устройства или могут быть разделены в окружном направлении на несколько окружных сегментов.

В этой связи, упомянем, что кольцевой канал охлаждения может представлять собой расходный ресивер между внутренним корпусом и внешним корпусом.

Уплотнительное кольцо расположено между внешним корпусом и внутренним корпусом устройства для уплотнения канала охлаждения от окружающей среды, которая окружает внешний корпус. Уплотнительное кольцо может быть поршневым кольцом, которое отделено и разделено у одной секции разделения. У секции разделения, два концевых участка уплотнительного кольца могут упираться друг в друга. Каждый концевой участок может иметь разные соответствующие поверхности контакта. Помимо этого, уплотнительное кольцо может содержать профиль поперечного сечения, который соответствует профилю С-образного уплотнения, профилю Е-образного уплотнения, профилю W-образного уплотнения и/или лепестковому уплотнению. Уплотнительное кольцо может быть поршневым кольцом, выполненным как одиночная часть с осевым соединением внахлестку или со сдвоенными кольцами. Уплотнительное кольцо уплотняет текучую среду внутри канала охлаждения от воздуха окружающей среды устройства.

В этой связи упомянем, что термин «окружающая среда (окружающая атмосфера)» определяет пространство, окружающее внутренний корпус и внешний корпус.

В пределах контекста заявки, устройство отличается от дополнительного устройства тем, что устройство содержит вал, который механически развязан с дополнительным валом дополнительного устройства, которое может быть соединено с устройством. Вместе с тем, устройство и дополнительное устройство могут вместе использовать общую рабочую текучую среду. Например, рабочая текучая среда, текущая через устройство, может покидать устройство и может течь дальше через дополнительное устройство, и наоборот.

Например, устройство и/или дополнительное устройство могут представлять собой силовую турбину и/или газогенератор, соответственно. Помимо этого, устройство и/или дополнительное устройство могут представлять собой турбину (турбину высокого давления - ТВД, турбину промежуточного давления - ТПД, турбину низкого давления - ТНД) и/или компрессор (компрессор высокого давления - КВД, компрессор промежуточного давления - КПД, компрессор низкого давления - КНД) реактивного двигателя для самолета.

Устройство или дополнительное устройство может представлять собой газогенератор, который содержит секцию сжатия, секцию сгорания и секцию турбины. Секция сжатия и секция турбины могут быть установлены на одном общем валу, так что секция турбины осуществляет привод секции сжатия. Внутри секции сжатия рабочая текучая среда сжимается вдоль основного направления течения. Секция сжатия содержит, например, внутренний корпус и внешний корпус, которые имеют сходящуюся форму, причем диаметр уменьшается, а размеры дополнительного внутреннего корпуса и дополнительного внешнего корпуса сходятся вдоль направления основного течения и осевого направления, соответственно. Помимо этого, газогенератор может содержать камеры сгорания для сообщения тепловой энергии рабочей текучей среде. Рабочая текучая среда сжимается внутри внутреннего объема секции сжатия посредством лопаток статора и лопаток ротора секции сжатия. В секции сжатия механическая работа лопаток ротора преобразуется в энергию рабочей текущей среды. Внутри внутреннего объема секции турбины газогенератора рабочая текучая среда расширяется и осуществляет привод вала газогенератора. В секции турбины газогенератора, энергия рабочей текучей среды преобразуется в механическую работу за счет привода лопаток ротора. Для привода лопаток в секции компрессора газогенератора используются приблизительно 50% (процентов) энергии рабочей текучей среды.

Устройство или дополнительное устройство также может представлять собой силовую турбину. В силовой турбине установлена секция турбины. В секции турбины, принадлежащей силовой турбине, энергия рабочей текущей среды, которая покидает газогенератор, преобразуется в механическую работу для генерирования, например, мощности для внешнего применения. Вследствие этого, рабочая текучая среда осуществляет привод вала силовой турбины, который развязан с валом газогенератора.

Посредством данного изобретения, уплотнительное кольцо исключительно и полностью устанавливается внутри устройства газовой турбины. Это устройство функционально отделено от дополнительного устройства, т.е. вал устройства механически развязан с дополнительным валом дополнительного устройства. В отличие от подходов, практиковавшихся ранее, при которых уплотнение упирается и в часть дополнительного устройства, такого, как газогенератор, и в часть устройства, такого, как силовая турбина, посредством устройства согласно данному изобретению представлено устройство, например - силовая турбина или газогенератор, на котором уплотнительное кольцо установлено полностью и исключительно. Поэтому устройство можно сделать модульным, причем устройство содержит канал охлаждения, полностью уплотненный от окружающей среды. Поэтому перед установкой устройства на дополнительное устройство можно независимо от дополнительного устройства провести, например, испытания на непроницаемость и другие функциональные испытания устройства. Уплотнительное кольцо контролируют после установки исключительно в устройстве. Иными словами, размещение уплотнения целиком в структуре силовой турбины, т.е. в устройстве, гораздо выгоднее размещения уплотнения между газогенератором (т.е. дополнительным устройством) и силовой турбиной (т.е. устройством).

Помимо этого, посредством данного изобретения можно повысить качество уплотнения канала охлаждения за счет надлежащего изготовления и установки уплотнительного кольца, так что утечка охлаждающей текучей среды сокращается. Следовательно, повышается охлаждающая способность, так что температура материала внутреннего корпуса и внешнего корпуса снижается. Поэтому вместо материала на основе никеля можно применить более дешевый материал на основе железа, такой, как материал хромистого чугуна, благодаря более низким температурам материала.

В соответствии с дополнительным возможным вариантом осуществления, уплотнительное кольцо расположено между внешним корпусом и внутренним корпусом таким образом, что уплотнительное кольцо оказывается частично видимым из окружающей среды, которая окружает внешний корпус. Поэтому дополнительные элементы не мешают установке уплотнительного кольца внутри устройства. Помимо этого, уплотнение может стать легкодоступным для визуального контроля после монтажа.

В соответствии с дополнительным возможным вариантом осуществления, уплотнительное кольцо представляет собой внутреннее пружинное кольцо, которое прижато к внутреннему корпусу, так что силы прижима пружинного кольца передаются на внутренний корпус. Следовательно, за счет прижима внутреннего уплотнительного кольца к внутреннему корпусу, обеспечивается относительное движение, в частности - вдоль осевого направления вала устройства, между внешним корпусом и внутренним уплотнительным кольцом. Поэтому можно сбалансировать тепловые расширения.

В соответствии с дополнительным возможным вариантом осуществления, уплотнительное кольцо представляет собой внешнее пружинное кольцо, которое прижато к внешнему корпусу, так что силы прижима внешнего пружинного кольца передаются на внешний корпус. Следовательно, за счет прижима уплотнительного кольца к внешнему корпусу, можно обеспечить относительное движение, в частности - вдоль осевого направления вала устройства, между внутренним корпусом и уплотнительным кольцом.

В соответствии с дополнительным возможным вариантом осуществления газовой турбины, устройство имеет внутренний объем, окруженный внутренним корпусом, причем рабочая текучая среда движется через внутренний объем. Дополнительное устройство содержит дополнительный внутренний корпус и дополнительный внешний корпус. Устройство (например, силовая турбина) и дополнительное устройство совместно установлены таким образом, что между устройством и дополнительным устройством образуется полость. Эта полость окружена внутренним корпусом, дополнительным внутренним корпусом, внешним корпусом и дополнительным внешним корпусом, причем полость связана и соединена с внутренним объемом. В частности, полость образована в осевом сопряжении между устройством и дополнительным устройством.

За счет связи полости с внутренним объемом, через который движется рабочая текучая среда, текучая среда в полости имеет, например, аналогичные значения давления, значения температуры и/или аналогичный химический состав по сравнению с рабочей текучей средой, которая движется через внутренний объем.

Более того, поскольку уплотнительное кольцо крепится исключительно к внутреннему корпусу и внешнему корпусу устройства и поэтому не крепится к части дополнительное устройства, осевое расстояние между корпусными частями устройства и корпусными частями дополнительного устройства можно увеличивать, не оказывая негативное влияние на местонахождение уплотнительного кольца. Поэтому упомянутую полость можно увеличить, в частности, вдоль осевого направления. Следовательно, за счет большей полости, достигается упрощенный доступ в эту полость посредством измерительных устройств, таких, как устройства для измерения давления.

Кроме того, поскольку уплотнительное кольцо установлено исключительно между внутренним корпусом и внешним корпусом, канал охлаждения уплотняется, так что на текучую среду внутри полости не оказывают влияние давление или температура охлаждающей текучей среды в канале охлаждения. Поэтому, текучая среда в полости, которая связана с рабочей текучей средой во внутреннем объеме, имеет аналогичные параметры, так что измерение параметров текучей среды в полости может характеризовать параметры рабочей текучей среды внутри внутреннего объема.

Таким образом, согласно первому объекту изобретения создана газовая турбина, содержащая:

устройство, содержащее внешний корпус, внутренний корпус и уплотнительное кольцо, при этом внешний корпус и внутренний корпус расположены таким образом, что между ними образован канал охлаждения, и

дополнительное устройство,

причем устройство и дополнительное устройство совместно установлены таким образом, что рабочая текущая среда может течь от дополнительного устройства к устройству,

при этом устройство содержит вращающийся вал, а дополнительное устройство содержит дополнительный вращающийся вал,

причем вращающийся вал и дополнительный вращающийся вал механически развязаны друг от друга,

при этом уплотнительное кольцо упирается исключительно во внутренний корпус и во внешний корпус устройства,

причем уплотнительное кольцо расположено между внешним корпусом и внутренним корпусом таким образом, что уплотнительное кольцо уплотняет канал охлаждения от окружающей среды, которая окружает внешний корпус,

при этом устройство имеет внутренний объем, окруженный внутренним корпусом, причем рабочая текучая среда движется через этот внутренний объем,

при этом дополнительное устройство содержит дополнительный внутренний корпус и дополнительный внешний корпус,

причем устройство и дополнительное устройство совместно установлены таким образом, что между устройством и дополнительным устройством образуется полость,

при этом полость окружена внутренним корпусом, дополнительным внутренним корпусом, внешним корпусом и дополнительным внешним корпусом,

причем полость соединена с внутренним объемом,

при этом уплотнительное кольцо расположено между внешним корпусом и внутренним корпусом и установлено исключительно между внутренним корпусом и внешним корпусом таким образом, что уплотнительное кольцо уплотняет канал охлаждения, так что на текучую среду внутри полости не оказывает влияние давление охлаждающей текучей среды в канале охлаждения.

Предпочтительно, уплотнительное кольцо представляет собой внутреннее пружинное кольцо, которое прижато к внутреннему корпусу, так что силы прижима внутреннего пружинного кольца передаются на внутренний корпус. Как вариант, уплотнительное кольцо представляет собой внешнее пружинное кольцо, которое прижато к внешнему корпусу, так что силы прижима внешнего пружинного кольца передаются на внешний корпус.

В газовой турбине устройство может представлять собой силовую турбину, а дополнительное устройство - газогенератор.

Согласно второму объекту настоящего изобретения создан способ изготовления вышеописанной газовой турбины, при котором:

образуют канал охлаждения между внешним корпусом устройства и внутренним корпусом устройства,

располагают уплотнительное кольцо между внешним корпусом и внутренним корпусом таким образом, что уплотнительное кольцо уплотняет канал охлаждения от окружающей среды, которая окружает внешний корпус,

устанавливают совместно устройство и дополнительное устройство таким образом, что рабочая текучая среда может течь от дополнительного устройства к устройству.

Следует отметить, что варианты осуществления изобретения описаны применительно к разным объектам изобретения. В частности, некоторые варианты осуществления изобретения описаны применительно к пунктам формулы изобретения на устройство, а другие варианты осуществления изобретения описаны применительно к пунктам формулы изобретения на способ. Однако из вышеизложенного и нижеследующего описания специалист в данной области техники поймет, что, если не отмечено иное, то как описанные с помощью этой заявки можно в дополнение к любой совокупности признаков, принадлежащих объекту изобретения одного типа, рассматривать также любую совокупность признаков, относящихся к другим объектам изобретения, в частности - среди признаков пунктов формулы изобретения на устройство и признаков пунктов формулы изобретения на способ.

Вышеизложенные аспекты и дополнительные аспекты данного изобретения очевидны из примеров варианта осуществления устройства, описываемых ниже и поясняемых со ссылками на примеры варианта осуществления. Изобретение будет подробнее описано ниже со ссылками на примеры варианта осуществления устройства, которые не являются ограничивающими изобретения. На чертежах:

Фиг. 1 - схематический вид уплотнительного кольца, установленного исключительно на устройство, например, силовую турбину, согласно возможному варианту осуществления в соответствии с данным изобретением;

Фиг. 2 - подробная иллюстрация установки уплотнительного кольца исключительно на устройство, например, силовую турбину, согласно возможному варианту осуществления изобретения; и

Фиг. 3 - схематический вид обычной газовой турбины.

Изображения на чертежах являются схематическими. Отметим, что на разных чертежах сходные или идентичные элементы обозначены одинаковыми позициями.

На фиг. 1 показана газовая турбина 100, содержащая устройство 110 и дополнительное устройство 120. Части дополнительного устройства 120 обозначены равномерной штриховкой на левой стороне фиг. 1.

Части устройства 110 показаны на правой стороне турбины 100 на фиг. 1. Устройство 110 содержит внешний корпус 111, внутренний корпус 112 и уплотнительное кольцо 113. Внешний корпус 111 и внутренний корпус 112 расположены таким образом, что между ними образован канал 114 охлаждения. Уплотнительное кольцо 113 расположено исключительно между внешним корпусом 111 и внутренним корпусом 112 таким образом, что уплотнительное кольцо 113 уплотняет канал 114 охлаждения от окружающей среды, которая окружает внешний корпус 111.

Внешний корпус 111 и внутренний корпус 112 могут проходить в окружном направлении вокруг оси 101 вращения турбины 100. Следовательно, канал 114 охлаждения тоже может проходить в окружном направлении вокруг оси 101 вращения. В секции разделения между внешним корпусом 111 и внутренним корпусом 112 предусмотрены уплотнительные элементы. В частности, уплотнительное кольцо 113 установлено между внешним корпусом 111 и внутренним корпусом 112 на осевом конце устройства 110, который обращен к дополнительному устройству 120. Уплотнительное кольцо 113 не поддерживается или не находится в контакте с частями дополнительного устройства 120, так что устройство 110 можно изготавливать и собирать по модулям и независимо от дополнительного устройства 120.

В частности, в газовой турбине 100, показанной на фиг. 1, устройство 110 представляет собой силовую турбину, а дополнительное устройство 120 представляет собой газогенератор, причем газогенератор создает рабочую текучую среду с высоким уровнем энергии, который требуется для привода силовой турбины. Оба устройства 110, 120 связаны на соответствующем осевом конце друг с другом. В частности, дополнительный внешний корпус 121 дополнительного устройства 120 крепится к внешнему корпусу 111 устройства 110. Дополнительный внутренний корпус 122 дополнительного устройства 120 связан с внутренним корпусом 112 устройства 100 таким образом, что образуется общий внутренний объем Vi, вдоль которого рабочая текучая среда может течь из дополнительного устройства 120 в устройство 111.

Между устройством 110 и дополнительным устройством 120 образована полость 118. Полость 118 связана с внутренним объемом Vi, так что текучая среда внутри полости 118 имеет такие же значения давления и значения температуры, как рабочая текучая среда внутри внутреннего объема Vi. Поэтому измеренное значение давления и измеренное значение температуры внутри полости 118 могут характеризовать значение давления и значение температуры внутри рабочей текучей среды внутри внутреннего объема Vi. В частности, в окрестности лопатки 115 статора и лопатки 116 ротора, рабочая текучая среда внутри внутреннего объема имеет распределение значений давления, которые обусловлены, например, эффектами сужения, возникающими, когда среда течет, например, к лопатке 115 статора. Протекание текучей среды внутри полости 118 демонстрирует меньшее изменение динамических эффектов текучей среды, так что - по сравнению с измеренным значением давления внутри внутреннего объема Vi - измеряется истинное значение давления.

Следовательно, между дополнительным устройством 120 (например, газогенератором, в частности, содержащим турбину компрессора) и устройством 110 (например, силовой турбиной) образована полость 118, которая может образовывать кольцевой канал вокруг вала. Текучая среда внутри полости 118 представляет собой почти неподвижную текучую среду, которая усредняет изменение давления, возникающее в основном потоке течения рабочей текучей среды внутри внутреннего объема Vi. Например, давление текучей среды можно измерять, когда она попадает в газогенератор (дополнительного устройства 120), а давление рабочей текучей среды можно измерять на выходе силовой турбины (устройства 110). Кроме того, внутри полости 118 можно измерять давление, которое аналогично давлению рабочей текучей среды на выходе газогенератора. Следовательно, сравнивая измеренные значения давления, получают показание относительных аэродинамических характеристик газогенератора (дополнительного устройства 120) и силовой турбины (устройства 110). Как описано выше, этого достигают посредством простого патрубка для измерения давления в полости 118, на который не влияют турбулентности лопатки 116 ротора и лопатки 115 статора внутри внутреннего объема Vi.

Устройство 110 содержит вал, а дополнительное устройство 120 содержит дополнительный вал. Вал и дополнительный вал функционально и механически развязаны и независимы друг от друга. Следовательно, газовая турбина 100 может иметь конструкцию двухвального двигателя. За счет замеров в устройстве 110 независимо от дополнительного устройства 120, оказывается доступным место установки уплотнительного кольца 113 между внутренним корпусом 112 и внешним корпусом 111, так что достигается упрощенная установка.

Помимо этого, как показано на фиг. 1, на внутренний корпус 112 установлены лопатки 115 статора, при этом между рядами лопаток 115 статора имеются лопатки 116 ротора, установленные на вал турбины, который может вращаться.

Кроме того, внешний корпус 111 может содержать отверстие 117 для впуска охлаждающего воздуха, предназначенное для переноса охлаждающего воздуха внутри канала 114 охлаждения или снаружи канала 114 охлаждения.

На фиг. 2 показан подробный вид места установки уплотнительного кольца 113 в устройстве 110. Внешний корпус 111 может содержать кольцевую канавку, в которую можно устанавливать уплотнительное кольцо 113. На радиально внутреннем торце уплотнительного кольца 113, это уплотнительное кольцо 113 упирается в поверхность внутреннего корпуса 112. Поэтому уплотнительное кольцо 113 присоединено с возможностью уплотнения канала 114 охлаждения от среды, окружающей внешний корпус 111.

В возможном варианте осуществления, показанном на фиг. 2, уплотнительное кольцо 113 представляет собой внутреннее пружинное кольцо, которое прижато к внутреннему корпусу 112. Осевое движение уплотнительного кольца 113, например - из-за теплового расширения внутреннего корпуса 112, по-прежнему возможно. Помимо этого, между радиально внешним торцом уплотнительного кольца 113 и внешним корпусом 111 предусмотрен зазор, так что радиальное тепловое расширение внутреннего корпуса 112 или внешнего корпуса 111 по-прежнему возможно без прижима уплотнительного кольца 113.

Помимо этого, как показано на фиг. 2, осевой торец внешнего корпуса 111 может находиться на расстоянии х от внутреннего корпуса 112, так что уплотнительное кольцо 113 оказывается видимым снаружи внешнего корпуса 111. Этим обеспечивается доступность пружинного кольца 113, и делаются возможными надлежащие изготовление и установка уплотнительного кольца 113.

Следует отметить, что термин «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а признаки единственного числа не исключают множество. Кроме того, элементы, описанные в связи с разными вариантами осуществления, можно объединять. Следует также отметить, что позиции в пунктах формулы изобретения не следует считать ограничивающими объем притязаний формулы изобретения.

1. Газовая турбина (100), содержащая:
устройство (110),
причем устройство (110) содержит внешний корпус (111), внутренний корпус (112) и уплотнительное кольцо (113),
при этом внешний корпус (111) и внутренний корпус (112) расположены таким образом, что между ними образован канал (114) охлаждения,
дополнительное устройство (120),
причем устройство (110) и дополнительное устройство (120) совместно установлены таким образом, что рабочая текущая среда может течь от дополнительного устройства (120) к устройству (110),
при этом устройство (110) содержит вращающийся вал, а дополнительное устройство (120) содержит дополнительный вращающийся вал,
причем вращающийся вал и дополнительный вращающийся вал механически развязаны друг от друга,
при этом уплотнительное кольцо (113) упирается исключительно во внутренний корпус (112) и во внешний корпус (111) устройства (110),
причем уплотнительное кольцо (113) расположено между внешним корпусом (111) и внутренним корпусом (112) таким образом, что уплотнительное кольцо (113) уплотняет канал (114) охлаждения от окружающей среды, которая окружает внешний корпус (111),
при этом устройство (110) имеет внутренний объем (Vi), окруженный внутренним корпусом (112), причем рабочая текучая среда движется через этот внутренний объем (Vi),
при этом дополнительное устройство (120) содержит дополнительный внутренний корпус (122) и дополнительный внешний корпус (121),
причем устройство (110) и дополнительное устройство (120) совместно установлены таким образом, что между устройством (110) и дополнительным устройством (120) образуется полость (118),
при этом полость (118) окружена внутренним корпусом (112), дополнительным внутренним корпусом (122), внешним корпусом (111) и дополнительным внешним корпусом (121),
причем полость соединена с внутренним объемом (Vi),
при этом уплотнительное кольцо (113) расположено между внешним корпусом (111) и внутренним корпусом (112) и установлено исключительно между внутренним корпусом (112) и внешним корпусом (113) таким образом, что уплотнительное кольцо (113) уплотняет канал (114) охлаждения, так что на текучую среду внутри полости (118) не оказывает влияние давление охлаждающей текучей среды в канале (114) охлаждения.

2. Газовая турбина (100) по п. 1, в которой уплотнительное кольцо (113) представляет собой внутреннее пружинное кольцо, которое прижато к внутреннему корпусу (112), так что силы прижима внутреннего пружинного кольца передаются на внутренний корпус (112).

3. Газовая турбина (100) по п. 1, в которой уплотнительное кольцо (113) представляет собой внешнее пружинное кольцо, которое прижато к внешнему корпусу (111), так что силы прижима внешнего пружинного кольца передаются на внешний корпус (111).

4. Газовая турбина (100) по любому из пп. 1-3, в которой устройство (110) представляет собой силовую турбину, а дополнительное устройство (120) представляет собой газогенератор.

5. Способ изготовления газовой турбины (100) по любому из пп. 1-4, при котором:
образуют канал (114) охлаждения между внешним корпусом (111) устройства (110) и внутренним корпусом (112) устройства (110),
располагают уплотнительное кольцо (113) между внешним корпусом (111) и внутренним корпусом (112) таким образом, что уплотнительное кольцо (113) уплотняет канал (114) охлаждения от окружающей среды, которая окружает внешний корпус (111), и
устанавливают совместно устройство (110) и дополнительное устройство (120) таким образом, что рабочая текучая среда может течь от дополнительного устройства (120) к устройству (110).



 

Похожие патенты:

Энергетическая установка с комбинированным циклом содержит компонент (66) с внутренним объемом (68), предназначенный для размещения конденсата пара или отработанного газа газовой турбины.

Изобретение относится к статорам высокотемпературных турбин газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Статор высокотемпературной турбины включает размещенную в промежуточном корпусе сопловую лопатку и установленные ниже по потоку газа сектора разрезного кольца, выполненные с внутренней воздушной полостью.

Изобретение относится к статорам турбин высокого давления газотурбинных двигателей авиационного и наземного применения. Статор турбины включает установленные на внутреннем корпусе камеры сгорания опору соплового аппарата и передний хвостовик упругого фланца, а также диафрагму.

Изобретение относится к теплоэнергетическому машиностроению, в частности к конструкции турбины высокого давления газотурбинной установки. Турбина высокого давления содержит наружный кожух и торцевую стенку.

Изобретение относится к осевому компрессору для газовой турбины, содержащему кольцеобразный в сечении тракт течения для сжимаемой среды, причем тракт течения ограничен радиально снаружи наружной стенкой кольцеобразного сечения, корпус, который охватывает наружную стенку с образованием, по меньшей мере, одной промежуточной сборной камеры, по меньшей мере, одно отверстие отбора в наружной стенке для отвода в сборную камеру части протекающей по тракту течения среды и, по меньшей мере, одно отверстие в корпусе для удаления отведенной части среды из корпуса.

Изобретение относится к соединительной структуре корпуса турбины с корпусом подшипника работающего на отработавших газах турбокомпрессора согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения и работающему на отработавших газах турбокомпрессору согласно ограничительной части п.11 формулы изобретения.

Изобретение относится к области регулирования зазора между вершинами подвижных лопаток и стационарным кольцевым узлом в газовой турбине. .

Изобретение относится к области энергетики, преимущественно к паротурбинным установкам (ПТУ) судов и электростанций. .

Изобретение относится к применению теплоизолирующего слоя для корпуса паровой турбины, чтобы повысить равномерность деформационного поведения различных деталей вследствие различных нагревов деталей.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок. Техническим результатом, достигаемым при использовании настоящего изобретения, является повышение его срока службы и расширение области применения.

Турбина (1) электростанции, предпочтительно паровая турбина включает в себя статор (2), ротор (3) и по меньшей мере одно уплотнительное устройство (12). Статор (2) имеет корпус (4) и в корпусе по меньшей мере одну обойму (5, 6, 7) направляющих лопаток, снабженную направляющими лопатками (8).

Колесо ступени турбомашины содержит средства межлопаточной герметизации, включающие вкладыши, введенные в продольные полости боковых кромок платформ лопаток и упирающиеся в рабочем режиме в боковые кромки платформ соседних лопаток.

Изобретение касается герметизирующего устройства для камеры, образованной, по меньшей мере, одним вращающимся органом и одним неподвижным органом турбореактивного двигателя и предназначенной для удержания суспензии капель смазочного масла (h).

Газотурбинный двигатель включает сегмент кольцеобразного блока входного направляющего аппарата и опорное и охлаждающее устройство, поддерживающее сегмент направляющего аппарата и направляющее охлаждающую среду для его охлаждения.

Изобретение относится к области авиационного двигателестроения, а именно к уплотнениям масляных полостей газотурбинных двигателей и энергетических установок.. Контактное графитовое уплотнение ротора турбомашины содержит контактную втулку, установленную на валу, корпус с крышкой, с расположенными в нем уплотнительным кольцом в виде сегментов и осевой пружиной.

Газовая турбина с осевым потоком содержит лопатки ротора, направляющие лопатки и вращающийся элемент. Лопатки ротора закреплены на роторе посредством елочных хвостовиков, установленных в выточенные осевые каналы ротора.

Щеточное уплотнение, проходящее в окружном направлении, расположенное между неподвижным и вращающимся компонентами механизма и в процессе эксплуатации механизма имеющее область повышенного давления на впускной стороне и область пониженного давления на выпускной стороне, содержит щетинки, образующие блок щетинок, нажимную пластину и подкладку для блока щетинок.

Ступень турбины содержит колесо ротора, установленное внутри разделенного на сектора кольца, удерживаемого внешним корпусом. Каждый кольцевой сектор содержит задний край, имеющий кольцевую выемку, ограниченную передним кольцевым упором, задним кольцевым упором и донной стенкой.

Направляющий аппарат турбины газотурбинного двигателя разделен на сектора, включающие внутреннюю и наружную платформы, связанные между собой радиальными лопатками.

Компонент турбины содержит лопатку, несущий элемент и четыре поверхности раздела между лопаткой и несущим элементом. Каждая из поверхностей раздела уплотнена с помощью листовых уплотнений. Первая поверхность раздела расположена на стороне передней кромки радиально наружной платформы лопатки, вторая поверхность раздела расположена на стороне передней кромки радиально внутренней платформы лопатки, третья поверхность раздела расположена на стороне задней кромки радиально наружной платформы лопатки, и четвертая поверхность раздела расположена на стороне задней кромки радиально внутренней платформы лопатки. Листовые уплотнения соединены с лопаткой и/или с несущим элементом с обеспечением возможности перемещения между лопаткой и несущим элементом. Другое изобретение группы относится к способу уплотнения от утечки между лопаткой и несущим элементом, в котором упомянутые поверхности раздела уплотняют с помощью листовых уплотнений. Группа изобретений позволяет обеспечить возможность движения между лопаткой и несущим элементом при сохранении уплотнительных характеристик. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх