具有流体控制阀的涡轮机和具有泄放孔的旋流器制造技术

本发明专利技术公开了具有流体控制阀的涡轮机和具有泄放孔的旋流器。流体控制阀（１）包括：主流通道（５），该主流通道有主流进口（７）、流出口（９）和处在该主流进口和流出口（９）之间的收缩通道部分（１１）；控制流通道（１７），该控制流通道具有形成射流的控制进口、第一分支通道（２３）、第二分支通道（２５）、公共通道部分（２１）和凸起通道壁（２７），其中，公共通道部分（２１）接着控制进口（１９），第一分支通道从公共通道部分（２１）引出并通向主流进口（７），第二分支通道（２５）从公共通道部分（２１）引出并通向收缩通道部分（１１），凸起通道壁（２７）从公共通道部分（２１）延伸到第一分支通道（２３）中。流体控制阀可以用在涡轮机或燃气轮机燃烧室的旋流器中的旁路中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种流体控制阀和具有旁路的涡轮机，特别是燃气轮 机，该旁路中具有阀。另外，本专利技术涉及一种具有泄放孔的旋流器，特 别是燃气轮机旋流器。
技术介绍
例如用于燃气轮机中的旁路将压缩机空气从燃气轮机燃烧器中放 出，或者从压缩机泄放至涡轮部分，具体是用于主动间隙控制。存在于 旁路中的控制阀分别控制离开燃烧器或通向涡轮部分的空气流。例如，在SE9801821 -1中公开了具有用于主动间隙控制的旁路的燃气轮机。 直到目前，通常都是使用伺服控制阀控制通过旁路的空气流。不过，这些伺服控制阀包括运动部件，该运动部件需要伺服系统和信号来操作。这增加了成本，并会降低阀的可靠性。
技术实现思路
相对于所述现有技术，本专利技术的第一目的是提供一种有益的阀，该 阀特别能够用于涡轮机的旁路中。本专利技术的第二目的是提供一种有益的 具有旁路的涡轮机。本专利技术的第三目的是提供一种有益的具有泄放端口 的燃烧室。第一目的通过如权利要求1所述的流体控制阀来实现。第二目的通 过如权利要求7所述的、具有至少一个旁路的燃气轮机发动机来实现， 第三目的通过如权利要求17或18所述的燃烧室来实现。从属权利要求 包含本专利技术的进一步改进。本专利技术的流体控制阀包括主流通道，该主流通道具有主流进口、 流出口和处在该主流进口和该流出口之间的收缩通道部分。收缩通道部 分例如可以实施作为喷嘴。本专利技术的流体控制阀还包括控制流通道，该 控制流通道具有形成射流的控制进口、第一分支通道、第二分支通道、 公共通道部分和凸起通道壁。公共通道部分接着控制进口。第一分支通 道从公共通道部分引出并通向主流进口 ，而笫二分支通道从公共通道部 分引出并通向收缩通道部分。凸起通道壁从公共通道部分延伸到第一分 支通道中。在本专利技术的阀中，利用所谓的柯恩达(Coanda)效应控制通过主流 通道的主流。Coanda效应是流体射流将保持贴着凸起表面而不是沿着它 的初始方向的直线而4亍的趋势。Coanda效应还可以表示为非粘性现象。 该效应用于本专利技术的阀中，用于仅通过系统中的压力而不是通过活动阀 部件的位置来控制通过该阀的主流。如果形成射流的流体的速度低于特 定速度值，该流体则沿着凸起表面进入第一分支通道，该笫一分支通道 远离主流通道的收缩通道部分。另一方面，如果形成射流的流体的速度 超过特定值，该射流与凸起表面分离，从而使得射流进入第二分支通道， 并通向收缩通道部分。如果在收缩通道部分处的射流的压力和速度高于 主流的压力和速度时，则主流路节流，且主要是控制射流的流体流过主 流路的出口。不过，控制射流中的流体质量流可以保持远小于通过主流 通道的主流的质量流。因此，在流体控制阀的"关闭"状态下，从阀流出 的质量流量比当阀处于"打开"时小得多。本专利技术的阀还能够通过阀中的压力比来控制通过主流部分的流量， 而不使用活动阀部件。这减少了阀部件的数目和维修间隔，因为没有需 要调节或维护的活动部件。流体控制阀还可以包括第一流动阻力装置，该第一流动阻力装置位 于主流进口的上游。另外，第二流动阻力装置可以位于控制进口的上游。 该第二流动阻力装置的流动阻力值会小于第 一流动阻力装置的流动阻 力值。相对于形成射流的流体，第一流动阻力装置能够在来自流体储存 器的流体流过主流通道之前降低该流体的压力，从而4吏得为阀的合适功 能可以适当地设定主流和射流之间的压力比。如果还存在第二流动阻力 装置，除了压力比，也可以将绝对压力值设置成期望值。有益的是，第 二流动阻力装置具有的流动横截面小于第一流动阻力装置，以便保持流 体控制阀在关闭状态中的泄漏很小。不过，与主流相比的较小控制流也 可以通过其它装置获得，例如通过从压力储存器通向流动阻力装置的、 合适横截面的管道获得。为了实现收缩通道部分的高阻挡效果，第二分支通道可以相对于主 流通道倾斜，从而使得离开第二分支通道的流体的流动方向与流过主流 通道的流体的流动方向形成角度，该角度大于90度。换句话说，射流 将具有方向与主流的方向相反的速度分量，这导致更高阻挡效率。收缩 部分的详细结构也可以改变，以便提高该效果。在本专利技术的流体控制阀的特定形式中，第二凸起通道壁形成在第二 分支通道的出口处，在这里控制流排入收缩通道区域。相对于通过主流 通道的主流的流动方向，第二凸起通道壁形成该出口的上游侧。这能够 增加控制流射流进入收缩通道区域的角度。本专利技术的燃气轮机发动机包括压缩机部分、涡轮部分和中部机壳， 该中部机壳位于压缩机部分和涡轮部分之间，并包围具有燃烧室出口的 燃烧室。压缩机部分、涡轮部分和中部机壳形成流过燃气轮机的流体的主流路。燃气轮机发动机还包括至少一个旁路，该至少一个旁路将压 缩机部分连接至中部机壳或涡轮部分，用于将流体从压缩才几部分泄放至 中部机壳(例如燃烧室出口 )，或者泄放至涡轮部分；和/或至少一个旁 路，该至少一个旁路将中部机壳连接至涡轮部分或燃烧室出口，用于将 流体从中部机壳泄放至涡轮部分或燃烧室出口。本专利技术的流体控制阀存 在于旁路中。阀的主流进口连接至压缩机部分或中部机壳，控制进口连 接至压缩机部分或中部机壳。具体地，该至少一个旁路可以将压缩机部分连接至涡轮部分，用于 改变从压缩才几部分流过中部机壳的流体的流速。在这种情况下，流体控 制阀的主流进口和控制进口连接至压缩机部分。然后，主流进口连接至 压缩机部分的位置可以位于控制进口连接至压缩机部分的位置的上游。 通过这种措施，流过阀的主流路的流体的压力低于形成射流的流体的压 力。替代地，如果存在具有至少第一流动阻力装置(即在阀的主流进口 上游的流动阻力装置)的流体控制阀，则将主流进口和控制进口连接至 压缩机部分的相同位置是可能的。注意，还可以有位于形成射流的控制 进口上游的第二流动阻力装置。在本专利技术燃气轮机发动机的另一实施方式中，该至少一个旁路可以 将压缩机部分或中部机壳连接至涡轮部分，用于将流体从压缩机部分或 中部才几壳泄放至涡轮部分。具体地，主流进口和控制进口可以连接至压 缩机部分。在这种情况下，流体控制阀的主流进口连接至压缩才几部分的 位置可以位于控制进口连接至压缩机部分的位置的上游，从而使得主流 路中的流体压力低于形成射流的流体的流体压力。再一次可选地，如果 至少在主流进口的上游使用流动限制，主流进口和控制进口则可以连接 至压缩机部分的相同位置。不过，在控制进口上游也可以有第二流动限 制。请注意，在主进口上游有了至少一个流动阻力装置，主进口和控制进口两个都可以连接至中部机壳，而不是压缩机部分。作为另一替代方案，主流进口可以连接至压缩^L部分，控制进口可 以连接至中部机壳u由于中部机壳中的压力高于压缩机部分的大部分部 件中的压力(除了压缩机出口)，因此形成射流的流体的压力高于流过 该结构中的主流路的流体的压力。根据第一方面，本专利技术燃烧室包括至少一个旋流器叶片，在该旋流 器叶片中存在泄放孔，管道将流体导向泄放孔或导离泄放孔。本专利技术的 流体控制阀位于该管道中。在本专利技术的旋流器中，供应流体的压力可以 用于控制通过泄放孔的流量是较高还是较低。例如，如果在具有该旋流 器的燃气轮机的最大负载工作中压力很高，泄放孔可以通过本专利技术的流 体控制阀来关闭。另一方面，如果燃气轮机在部分负栽下运行，泄放孔 的管道中的流体压力可能低于临界压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体控制阀（１），包括：　主流通道（５），该主流通道带有主流进口（７）、流出口（９）和处在该主流进口和该流出口（９）之间的收缩通道部分（１１）；　控制流通道（１７），该控制流通道具有形成射流的控制进口、第一分支通道（２３）、 第二分支通道（２５）、公共通道部分（２１）和凸起通道壁（２７），其中，公共通道部分（２１）接着控制进口（１９），第一分支通道从公共通道部分（２１）引出并通向主流进口（７），第二分支通道（２５）从公共通道部分（２１）引出并通向收缩通道部分（１１），凸起通道壁（２７）从公共通道部分（２１）延伸到第一分支通道（２３）中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P西尼尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]