專利名稱：用于燃氣渦輪機內轉子空氣流量控制的熱線性致動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于在瞬時工作狀態(tài)期間控制流過燃氣渦輪機轉子的空氣的流量以使轉子輪盤得到大體上均勻的加熱和冷卻，而在轉子穩(wěn)定工作狀態(tài)期間不會損失冷卻空氣的設備和方法。
在現(xiàn)代的燃氣渦輪機中，對高效率和高輸出功率的要求使得運轉溫度大大增加。而這又導致用不同的材料來設計和制造復合的轉子結構。它還導致研制出許多復雜的用于將冷卻空氣送至燃氣渦輪機的各個部分，包括那些處于熾熱氣體中的部分，以適應在增高的溫度下的運轉的內流線路。
在高效、高溫的燃氣渦輪機的運轉中，一個主要問題是轉子輪盤的加熱和冷卻不均勻。例如，在瞬時工作狀態(tài)期間，即在起動時和在起動與達到渦輪額定轉速之間的其它的轉速變化時，在渦輪盤的外側周邊部件，包括葉片，和轉子輪盤的內部之間存在一個很大的溫度差。此基本上徑向的熱梯度會引起很高的熱應力。同時，在這種瞬時工作狀態(tài)期間，特別是起動時，在軸向上的加熱和冷卻的不均勻也同樣存在，例如，當轉子部件僅在一邊受到加熱或冷卻。也就是，轉子輪盤在軸向上相對的兩邊之間存在著一個熱梯度。轉子之間的冷卻回路經常提供僅經過輪盤的一個邊，例如，僅經過輪盤的前邊而并不沿著其相對的邊，即后邊通過葉片的空氣通道。因此，由于存在這種軸向的熱梯度，輪盤可能會產生變形，例如形成凹坑。這可導致轉子的結構慣性發(fā)生變化，即轉子穩(wěn)定性或結構剛度，以及由此引起的高瞬變轉子振動，可能的不平衡和結構破壞。
因此需要附加冷卻回路以在瞬變狀態(tài)期間補償軸向熱梯度并對輪盤提供基本上均勻的加熱。然而，如果在渦輪機的整個工作范圍內從頭至尾連續(xù)地提供附加的冷卻回路，則附加的冷卻回路又對渦輪機的效率造成嚴重損失。也就是說在穩(wěn)定運轉時不需要附加的冷卻回路，如果為了瞬時工作狀態(tài)期間的冷卻需要而設置的話，則將有損于發(fā)動機的效率。因此需要研制一種空氣流量控制系統(tǒng)，它既能盡量減小在瞬時工作狀態(tài)期間由于不均勻的內部空氣輸送系統(tǒng)造成的轉子變形和熱不穩(wěn)定性，又能消除在穩(wěn)態(tài)運轉時由那些附加的冷卻回路引起的冷卻空氣的損失。那些熟悉此技術的人都能知道，這里所說的冷卻空氣指的是壓縮機排出空氣，這些空氣是非常熱的，溫度約在600°F左右，但是相對于瞬時工作狀態(tài)和穩(wěn)態(tài)運轉時的葉片溫度還算是冷的。
本發(fā)明的一個內容是提供一種線性中央致動器，它用于控制通過轉子的空氣流量以使轉子輪盤得到基本上均勻的加熱和冷卻，從而避免輪盤的熱不穩(wěn)定性、應力和變形，同時也避免了在穩(wěn)態(tài)運轉期間系統(tǒng)內的冷卻空氣的損失。因此，本發(fā)明是以這樣的方式提供空氣流量控制，即只是在需要的時候，也就是在包括起動的瞬時工作狀態(tài)期間向轉子輪盤輸送冷卻空氣以使加熱均勻化，而在穩(wěn)態(tài)運轉時，附加的冷卻回路即自動關閉以避免冷卻空氣的損失。為完成上述措施，本發(fā)明提供了一種用于控制輸往轉子輪盤的空氣流量，特別是壓縮機排出空氣流量的線性致動器，該線性致動器包括一對一般是圓筒形的致動器，其相對兩端分別固定在裝有多個轉子輪盤和間隔件的轉子軸相對兩端的凹緣上。兩個致動器是繞著轉子軸心同心地安裝的。兩個圓筒形致動器的末端，即內端相互同心地重疊在一起。每個致動器最好在周向和軸向上相互間隔開地開有許多個小孔，用于使空氣從壓縮機流向一個或多個輪盤(最好是后面的一個或多個輪盤)的相對的兩邊，以根據應用的情況使輪盤得到均勻的加熱或冷卻。特別是，每個致動器都隨溫度的變化而在軸向上產生熱膨脹。因此兩個致動器上小孔的對齊和不對齊是由致動器中的一個或兩個在軸向上的熱膨脹來控制的。這樣，當致動器的重疊部分的小孔不對齊時，空氣就不能通過小孔。當小孔部分或全部對齊時，空氣就能通過其流到一個或多個轉子輪盤的相對兩側。這就是說，相應致動器重疊部分小孔對準的程度或范圍是由致動器的熱膨脹所決定的。這樣就提供了對流過小孔的空氣流量的控制，并由此提供了，例如，對轉子輪盤內部進行加熱的自動控制。
在起動時，即當轉子還是冷的時候，穿通致動器的小孔最初是不對齊的。一旦起動后，壓縮機排出空氣從內部通過冷卻通道輸送以便將空氣分別沿著第一和第二級葉片的后側和前側送至相應葉片上。這些冷卻空氣通道經過第一級輪盤的根部延伸，從而將氣流供給第一致動器的外部，并穿過未重疊的小孔至其內部。當壓縮機排出空氣對開始時是冷的第一致動器進行加熱時，它會沿軸向熱膨脹使其小孔在朝后的軸向上位移。取決于例如時間常數(shù)和熱膨脹系數(shù)等因素，熱膨脹的第一致動器的小孔在一個或多個軸向位置上開始與第二致動器的小孔相重疊。這又使壓縮機排出空氣從重疊的致動器內部流過對準的小孔徑向向外流到后面的一個或多個轉子輪盤的相對兩側的腔室內。當空氣開始流過對齊的小孔時，又會對第二致動器進行加熱使其向相對于第一致動器的膨脹方向相反的軸向方向熱膨脹，也就是上游或向前的方向。第二致動器的該附加膨脹使致動器相互對準的總面積增大，因此也增大了進入后面的一個或多個輪盤相對兩側的腔室的空氣流量，并使輪盤得到均勻加熱。
制造致動器的材料和致動器的幾何外形尺寸是這樣選擇的，即在渦輪機剛獲得穩(wěn)態(tài)溫度之前，穿過致動器的小孔就能達到最大程度的對準。當轉子溫度升高達到其穩(wěn)態(tài)時，轉子結構繼續(xù)變熱。這會導致轉子膨脹，從而使第二致動器朝軸向向后的方向位移。這一位移使第二致動器的小孔朝著減小對準小孔總面積的方向移動，因而減小了流過小孔的空氣流量。在起動或其他瞬時工作狀態(tài)之后的一個預定時刻，和達到穩(wěn)態(tài)運轉時，轉子位移使小孔完全不對齊，因而流過小孔的空氣流也完全被阻斷。也就是說當轉子達到其穩(wěn)態(tài)溫度時，使后面轉子相對的兩側受到均勻加熱的附加空氣回路被關閉，因而避免了冷卻空氣的損失。
應該理解到，致動器的反應，以及由此引起小孔移動所造成的對齊、部分對齊或全部不對齊的狀態(tài)取決于許多的因素，這些因素包括致動器的直徑、兩個致動器上小孔的大小、數(shù)量和形狀，致動器材料的選擇，即它們的膨脹和傳導系數(shù)，制成轉子輪盤的結構材料、致動器和轉子輪盤的時間常數(shù)，致動器的長度和冷卻空氣的流量和壓力。
上述設備和運轉方法具有很多突出的優(yōu)點。例如，燃氣渦輪機轉子組件的主要部件可以很快地和均勻地得到加熱，因而減少了應力、重量和原材料成本。所提供的熱穩(wěn)定轉子結構不會有轉子慣性的損失、沒有熱激振動。在穩(wěn)態(tài)運轉時不會有冷卻空氣的損失，因為冷卻空氣僅在瞬時工作狀態(tài)期間，包括起動時用于使轉子輪盤得到均勻的加熱。該系統(tǒng)是通過在軸向方向上的簡單線性運動而自動調節(jié)的。對于某些轉子材料，在瞬變狀態(tài)前對輪盤的膛孔進行預熱能使輪盤的尺寸制得比不加預熱的小，從轉子的使用壽命、成本和生產率的觀點來看，這都是一個理想的特性。使部件能適合于氣流截面的組合可以獲得設計靈活性。此外，配件都整套地裝在低“g”(過載)環(huán)境中，也就是靠近轉子軸心的低應力環(huán)境中。在維修時從燃氣渦輪機的后面就可以接觸到致動器而不需要打開渦輪機。當使用條件改變時，致動器可以立即變更以調整流量和變換時間反應曲線。最后，渦輪機輪盤的膛孔的瞬時加熱可以在不損害葉片供給壓力的情況下予以完成。還有，作為本發(fā)明的另一個實施例，致動器可以在瞬時工作狀態(tài)或穩(wěn)態(tài)運轉期間予以變更以控制葉片的冷卻氣流。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施例中，所提供的燃氣渦輪機轉子組件包括一根可轉動的軸，多個渦輪機轉子，每個轉子都包括一個裝在軸上的輪盤和沿著輪盤外邊緣裝在輪盤上的渦輪葉片。一對圓筒形致動器以其相反的端部分別固定在軸上。而其毗連的端都是自由端，輪盤一個在另一個的徑向內側同心地疊合在一起。致動器中至少有一個隨溫度的變化而在一個軸向方向上產生相對于另一個致動器的膨脹，兩個致動器至少各有一個穿透的小孔。設置了一種向圓筒形致動器內供給壓縮機排出空氣以用于通過小孔連通的裝置，一個致動器在渦輪機瞬時工作狀態(tài)期間隨溫度的變化，而在一個軸向方向上移動以使其小孔至少部分地與另一個致動器的小孔對準，以便能使空氣從致動器內部穿過對準的小孔流至轉子輪盤中的一個輪盤的相對的兩側。
本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施例所提供的燃氣渦輪機轉子組件包括一根能轉動的軸，多個渦輪轉子，每個轉子都包括一個裝在軸上的輪盤和沿著輪盤外邊緣裝在輪盤上的渦輪葉片。一對圓筒形致動器以其相反的端部分別固定在軸上，而其毗連的端部是自由端，輪盤一個在另一個的徑向內側同心地疊合在一起。致動器中至少一個致動器隨溫度變化而在一個軸向方向上產生相對于另一個致動器的膨脹，兩個致動器在重疊的部位中至少各有一個穿透的小孔，小孔至少是部分地相互對準。設置了一種向圓筒形致動器內提供壓縮機排出空氣以用于通過對準的小孔連通的裝置，一個致動器在渦輪機瞬時工作狀態(tài)期間隨溫度的變化而在一個軸向方向上移動以改變小孔相互之間對準的程度，從而改變從致動器內部通過對準的小孔流到轉子輪盤中的一個輪盤的相對兩側的空氣流量。
本發(fā)明的又一個實施例，提供了一種操動一種燃氣渦輪機轉子組件的方法，這種轉子組件包括一根能轉動的軸，多個裝在軸上的渦輪轉子，每個轉子都有一個沿其外輪緣帶有多枚葉片的輪盤，和一對圓筒形的致動器，致動器形成一條空氣通道和帶有穿透的小孔的重疊部分以用于向轉子供應空氣;該方法包括下列步驟(a)使致動器中的一個致動器朝著一個軸向方向進行熱膨脹，以使穿過一個致動器的小孔的至少一部分與穿過另一個致動器的小孔相對準，從而使空氣能從通道流向至少一個轉子，(b)使致動器中的另一個致動器朝著一個軸向方向進行熱膨脹，以改變小孔相互之間對準的程度并改變從通道通過對準的小孔流至轉子的空氣流量。
因此，本發(fā)明的主要目的就是提供新穎和改進的設備和方法用于在包括起動的瞬時工作狀態(tài)期間對渦輪轉子的一個或多個輪盤的相對兩側進行均勻的加熱，而不會使冷卻空氣在穩(wěn)態(tài)運轉期間遭到損失。
本發(fā)明的這些和更多的目的和優(yōu)點將從下面的說明書、權利要求書和附圖中獲得進一步的了解。


圖1和圖2是根據本發(fā)明制造的燃氣渦輪機的截斷剖面半視圖，示出通過渦輪機軸線的縱向剖面，圖1中渦輪機處于起動或著說冷的狀態(tài)，而圖2中渦輪機處于瞬時工作狀態(tài);
圖3A是橫座標上的時間對縱坐標上正對準的致動器開孔的貫流面積關系的瞬時開啟反應曲線圖;
圖3B是類似于圖3A的視圖，示出了本發(fā)明不同應用的另一個實施例，也就是，使氣流可以在穩(wěn)態(tài)時對渦輪葉片進行冷卻，但在瞬時工作狀態(tài)期間對其進行限制，以減少熱應力和增加低循環(huán)疲勞壽命;
圖4是縱坐標上的轉子和致動器的瞬間軸向位移與橫坐標上的時間的關系曲線圖;和圖5是轉子組件和致動器兩者的瞬間軸向位移與時間的關系曲線圖。
現(xiàn)在結合附圖對本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例作詳細描述。
參看附圖，特別是圖1和圖2，圖中以剖視圖的形式示出了燃氣渦輪機的轉子結構的一個部分，該部分總的以標號10表示。燃氣渦輪機包括普通的壓縮機、燃燒室，外殼和其他的附屬結構，這些對于熟悉本技術的人員來說都是很清楚的。如圖1所示，轉子結構10包括一個具有一前凸緣14和一后凸緣16的軸12。在軸12上裝有多個轉子輪盤，圖中所顯示的三個包括一個前輪盤18，一個中輪盤20和一個后輪盤22。不言而喻，本發(fā)明也適用于具有更多輪盤的渦輪機。葉片24、26和28分別安裝在轉子18、20和22的外周邊上。間隔件30和32分別密封地安裝在前輪盤18與中輪盤20之間和中輪盤20與后輪盤22之間。螺栓(圖中所示的一個以34標示)穿過在軸12前、后端的凸緣14、16，將轉子輪盤和間隔件相互一個挨一個緊固在一起。應該理解到，上述轉子結構是本技術中的一種常規(guī)結構，其中基本的附加結構在此處未給予描述。但熟悉本技術的人員都知道這種附加結構對燃氣渦輪機轉子的運轉是必不可少的。
根據本發(fā)明配置有一般為圓筒形的第一和第二致動器40和42。每個致動器都以其一端固定在軸12的相對一端，也就是分別固定在凸緣14和16上，并向另一個致動器的自由末端延伸。也就是說，第一致動器40以其前端用適當?shù)穆菟?4固定在凸緣14上并朝著后面方向延伸。而第二致動器42用螺栓46固定在軸12的后端并向前延伸。致動器40和42的末端有一部分是相互同心地重疊在一起，也就是致動器40的末端部分重疊地套插在致動器42的末端部分之內。致動器40和42各在沿著其上的周向和軸向間隔部位處分別開有多個小孔48和50。例如，致動器40在其最初未與致動器42相重疊的區(qū)域內開有小孔48a，而在與致動器42相重疊的區(qū)域內開有小孔48b。致動器42開有小孔50，它們都位于與致動器40的末端部分相重疊的區(qū)域內。
致動器42具有一對軸向間隔開的套環(huán)54和56，它們從致動器外表面徑向朝外突出用以分別與轉子輪盤22和20的內周表面密封地相接合。如圖中所示，套環(huán)54將室58和60相互分開在后轉子輪盤22的相對的兩邊。最前面的套環(huán)56抵壓在中間轉子輪盤20的內表面上。
從上面的敘述中可以看出，致動器40和42每個都僅在一端受到支持，而其相對的一端則自由延伸。致動器可以用高膨脹性的材料制成，例如不銹鋼或鎳基合金。因此，這樣構造的致動器可以隨溫度的變化而在其軸向上得到熱膨脹，還可以看到，致動器40和42隨熱膨脹產生的相對移動會使小孔48b和50在最大面積的完全不對準位置，部份重疊對準位置和完全重疊對準位置之間移動。還應該看到，通過致動器小孔48a送入至致動器內的熱壓縮機的排出氣體(冷卻空氣)在致動器的小孔不對準時是完全包含在致動器內的，而當小孔48b和50相互部分或全部對齊和對準時，則通過小孔徑向向外流出。
在運轉時，參看圖1，轉子組件10處于起動狀態(tài)，即冷狀態(tài)，致動器42和40各自的小孔50和48b沒有對齊，因此空氣不能通過小孔在致動器的內部與室58和60之間流通。當起動時，冷卻空氣穿過通道60和62進入前輪盤18的后邊和間隔件30的前邊之間的區(qū)域，以及間隔件30的后邊和輪盤20前邊之間的區(qū)域。當熾熱的壓縮機排出空氣沿著其徑向外表面流過致動器40并徑向向內穿過小孔48a時，致動器40朝著軸向向后的方向熱膨脹，使小孔48b移動以至少部分地與致動器42的小孔50重疊。這些部分對準的小孔48b和50使穿過小孔48a送入至致動器內的壓縮機排出空氣流經部分對準的小孔48b和50徑向向外流至后轉子輪盤22的相對兩邊的室58和60。流經部分對準的小孔的熾熱的壓縮機排出氣體也會對致動器42進行加熱。致動器42因而朝著軸向向前的方向，即與致動器40軸向膨脹方向相反的軸向方向熱膨脹，使其小孔50進一步與致動器40的小孔48b對齊和對準。以這種方式，通過對準小孔的總的流動面積就增大了，因而更大量的壓縮機排出空氣通過小孔48b和50被送至轉子輪盤22的相對兩邊。因此，進入室58和60的空氣就對轉子22和20每個的后邊部分和轉子22的前邊部分進行均勻的加熱。
隨著轉子結構的溫度向其穩(wěn)態(tài)運轉方向增加，轉子本身也軸向膨脹。這使得致動器42從致動器40移開，也就是相對于致動器40向后移動，因而減小了對齊小孔的面積和使通過對準小孔的流量減少。當轉子繼續(xù)加熱接近于其穩(wěn)態(tài)溫度時，轉子膨脹的影響導致小孔50和48b不對齊，以致使冷卻空氣通過小孔的流動完全中斷。
這一類型的運轉以曲線的形式示出在圖3A和圖4中。圖3A示出了在起動時橫座標上的時間與對準小孔的貫流面積的關系曲線。因此，在時間為0時，小孔48B和50完全未對齊，因而沒有氣流從它們中流過。在起動時，致動器40和42的熱膨脹，如前所述，會造成初始重疊，然后隨著重疊增大，逐漸地增加對齊小孔的總的貫流面積一直至時間3為止。在時間3時，渦輪機轉子組件接近穩(wěn)態(tài)運轉，因而由于這些熱狀態(tài)，其本身也產生軸向膨脹。轉子組件的熱膨脹使致動器42軸向移位，因而小孔50也隨之移位，以致使對齊小孔的總貫流面積減小。這由圖3中時間3和時間6之間的向下的曲線所示出。在時間6時，穩(wěn)態(tài)運轉已經達到，轉子組件的熱膨脹使小孔完全關閉。
參看圖4，圖中示出了橫座標上標出起動以后的時間參數(shù)與縱坐標上標出的小孔總的開啟面積的實際關系曲線。應該理解到，當起動開始時，致動器的熱膨脹會使總的流動面積增加，因而會對轉子輪盤的相對兩邊提供均勻的空氣，直到預定的時間為止，對本實例而言即是從起動后的大構1600秒。這時，轉子組件接近穩(wěn)態(tài)溫度，因而轉子組件本身的熱膨脹會使小孔50與48b的不對齊程度增加，以致減小了對準小孔的貫流面積。這由圖4中下降的那一段曲線所示出，直至曲線達到一個交叉點，在這個點上，小孔已完全不對齊。
轉子組件和致動器的合成軸向位移與時間的關系示出在圖5中。在該曲線圖中可以從曲線A看出致動器的熱位移比曲線B所示的轉子組件本身的位移進展得快。但是，在接近穩(wěn)態(tài)時，致動器的位移緩慢下來，如曲線A的平直部分A1所示，而轉子組件的位移在穩(wěn)態(tài)運轉時仍然不變，如曲線A和B的相交所示。
這里的致動器以及它們在燃氣渦輪機內的結構布置也可以用來控制在瞬時工作狀態(tài)或穩(wěn)態(tài)運轉時的葉片冷卻氣流。也就是說，這里的熱線性致動器可以用與以前所敘述的方式相反的方式在穩(wěn)態(tài)運轉期間為渦輪葉片提供冷卻空氣，在起動期間為葉片提供壓縮機排出空氣和在瞬間時刻，例如，為了減少低循環(huán)疲勞壽命問題，提供經調整的壓縮機排出空氣。因此，致動器開始時可以這樣形成，即在重疊部分中的小孔起始時相互對齊。此外，在轉子之間或者轉子與間隔件之間可以設置通往渦輪葉片的通道，以便在起動期間向葉片提供加熱的或冷卻的空氣。小孔初始時這樣對齊，壓縮機排出空氣在需要時就可通過小孔和通道流向葉片使葉片預熱。當葉片已充分預熱時，致動器由于其熱膨脹性能，而相互位移使小孔不對齊，因而減少了流入渦輪葉片周圍的壓縮機排出空氣。當渦輪葉片加熱并獲得穩(wěn)態(tài)運轉后，最好可以通過這些同一的通道使葉片過冷。因此，轉子組件繼續(xù)熱膨脹會使小孔再度相互對準，從而使壓縮機排出空氣流向葉片。
這在圖3B中以圖的形式示出。這樣，在起動時，流通面積是最大的，并提供空氣以對葉片進行初步加熱。當葉片加熱后，小孔由于致動器的熱膨脹而閉合。這由圖3B中的曲線C所表示。當渦輪葉片得到充分預熱后，致動器的熱膨脹使小孔閉合，從而阻斷了通過小孔的氣流，這樣就減小了葉片外表溫度和內部葉片冷卻通道溫度之間的溫度差。這一運轉范圍圖示在圖3B中曲線C和E之間D處的零貫流面積限定的區(qū)域內。當達到穩(wěn)態(tài)運轉后，熱膨脹使小孔再度相互對準，同時給處于較高點火溫度的渦輪葉片提供冷卻空氣。這由曲線E所表示，它說明穩(wěn)態(tài)運轉使小孔完全相互對齊。這樣，輸送給葉片的加熱的和冷卻的氣流在瞬時工作狀態(tài)期間可以得到控制。
雖然本發(fā)明結合了目前認為最實用和最優(yōu)選的實施例予以敘述，但顯然本發(fā)明并不僅限于所敘述的實施例，而是與此相反，只要包括在附后的權利要求的精神和范圍之內的各種修改和類似的安排也都包括在本發(fā)明內。
權利要求
1.一種燃氣渦輪機轉子組件，它包括一根可轉動的軸；多個渦輪轉子，每個轉子都包括一個裝在所述軸上的輪盤；沿著所述輪盤外邊緣裝在所述輪盤上的渦輪葉片；一對圓筒形致動器，以其相反的端部分別固定在所述軸上，而其毗連的端部是自由端，所述輪盤一個在另一個的徑向內側同心地疊合在一起，所述致動器中至少有一個隨溫度變化而在一個軸向方向上產生相對于所述致動器中另一個致動器的膨脹，所述致動器在所述重疊部位中至少各有一個穿透的小孔，一種向圓筒形致動器內提供壓縮機排出空氣用于通過所述小孔連通的裝置，所述一個致動器在渦輪機瞬時工作狀態(tài)期間隨溫度的變化而在所述一個軸向方向上移動以使其小孔至少部分地與所述另一個致動器的小孔對準，以便能使空氣從所述致動器內部穿過對準的小孔流至所述轉子輪盤中至少一個輪盤的相對兩側。
2.如權利要求1的轉子組件，其特征在于所述另一個致動器在瞬時工作狀態(tài)期間隨溫度的變化而朝著相反的軸向方向移動，以使其小孔移位從而增大對準小孔的對準的面積和流過對準小孔的空氣流量。
3.如權利要求1的轉子組件，其特征在于在渦輪轉子起動時，重疊的致動器部分中的小孔并未互相對準，因而阻斷了通過致動器重疊部分的連通。
4.如權利要求3的轉子組件，其特征在于其中所述另一個致動器在瞬時工作狀態(tài)期間隨溫度的變化而朝著相反的軸向方向移動以使其小孔移位;從而增大對準小孔的對準的面積和流過對準小孔的空氣流量。
5.如權利要求1的轉子組件，其特征在于它包括一種能在在瞬時工作狀態(tài)期間隨溫度的變化而使所述致動器相互相對地移位以減小對準小孔的對準的面積和流過對準小孔的冷卻空氣的總流量的裝置。
6.如權利要求5的轉子組件，其特征在于其中所述另一個致動器在瞬時工作狀態(tài)期間隨溫度的變化而朝著相反的軸向方向移動，以使其小孔移位從而增大對準小孔的對準的面積和流過對準小孔的空氣的總流量。
7.如權利要求6的轉子組件，其特征在于其中在渦輪機轉子起動時，重疊的致動器部分中的小孔相互未對準，以便阻斷通過致動器重疊部分的連通。
8.如權利要求1的轉子組件，其特征在于它包括一個由所述另一個致動器攜持的密封件，該密封件密封地抵壓著所述一個輪盤的內表面，每個所述致動器至少設置有一對軸向間隔開的小孔。
9.如權利要求8的轉子組件，其特征在于其中穿過所述另一個致動器的所述小孔位于所述密封件的相對兩側，以使空氣能沿著所述一個輪盤的相對兩側流動。
10.一種燃氣渦輪機轉子組件，它包括一根可轉動的軸;多個渦輪轉子，每個轉子都包括一個裝在所述軸上的輪盤;沿著所述輪盤外邊緣裝在所述輪盤上的渦輪葉片;一對圓筒形致動器，以其相對的端部分別固定在所述軸上，而其毗連的端部是自由端，所述輪盤一個在另一個的徑向內側同心地疊合在一起，所述致動器中至少一個致動器隨溫度變化而在一個軸向方向上產生相對于所述致動器中另一個致動器的膨脹。所述致動器在所述重疊部位中至少各有一個穿透的小孔，小孔至少是部分地相互對準。一種向圓筒形致動器內提供壓縮機排出空氣用于通過所述小孔連通的裝置，所述一個致動器在渦輪機瞬時工作狀態(tài)期間隨溫度的變化而在所述一個軸向方向上移動以改變小孔相互之間對準的程度，從而改變從所述致動器內部通過對準的小孔流到所述轉子輪盤中之一的相對兩側的空氣流量。
11.如權利要求1的轉子組件，其特征在于其中所述另一個致動器在瞬時工作狀態(tài)期間隨溫度的變化而朝著相反的軸向方向移動以使其小孔移位，從而增大對準小孔的對準的面積和流過對準小孔的空氣流量。
12.如權利要求1的轉子組件，其特征在于它包括一種能在瞬時工作狀態(tài)期間隨溫度的變化而使所述致動器相互相對地移位以減小對準小孔的對準的面積和穿過對準小孔的冷卻空氣流量。
13.操動一種燃氣渦輪機轉子組件的方法，這種轉子組件包括一根能轉動的軸，多個裝在所述軸上的渦輪轉子，每個轉子都有一個沿其外輪緣帶有多枚葉片的輪盤，和一對圓筒形的致動器，致動器形成一條空氣通道和帶有穿透的小孔的重疊部分以用于向所述轉子供應空氣;該方法包括下列步驟(a)使所述致動器中的一個致動器朝著一個軸向方向進行熱膨脹，以使穿過所述一個致動器的小孔的至少一部分與穿過另一個致動器的小孔相對準，從而使空氣能從所述通道流向至少一個轉子;和(b)使所述致動器中的另一個致動器朝著一個軸向方向進行熱膨脹，以改變所述小孔相互之間對準的程度并改變從所述通道通過所述對準的小孔流至所述轉子的空氣流量。
14.如權利要求13的方法，其特征在于它包括使所述另一個致動器相對于所述一個致動器朝著所述一個方向移位以改變流過在所述致動器內所述對準的小孔的空氣流量。
15.如權利要求13的方法，其特征在于它包括使所述另一個致動器移位以使其上的小孔與一個致動器上的小孔不對齊，從而阻斷從所述通道流過所述小孔的空氣流。
16.如權利要求13的方法，其特征在于它包括使所述致動器中的另一個致動器朝著所述一個致動器的熱膨脹軸向方向相反的軸向方向進行熱膨脹，以增加所述小孔對準的程度和增大從所述通道流過所述對準的小孔的空氣流量。
17.如權利要求16的方法，其特征在于它包括使所述另一個致動器相對于所述一個致動器朝著所述一個方向移位以減小流過所述致動器上所述對準的小孔的空氣流量。
18.如權利要求16的方法，其特征在于其中所述致動器的小孔在渦輪機起動之前是不對齊的，在起動之后和穩(wěn)態(tài)運轉之前才進行步驟(a)。
19.如權利要求18的方法，其特征在于它包括在穩(wěn)態(tài)運轉發(fā)生前進行步驟(b)。
20.如權利要求19的方法，其特征在于它包括使所述另一個致動器在穩(wěn)態(tài)運轉之前移位以使其小孔不與一個致動器上的小孔對齊，從而全部地或部分地阻斷從所述通道流過所述小孔的氣流。
21.如權利要求20的方法，其特征在于其中在穩(wěn)態(tài)運轉期間小孔是不對齊的，流過小孔的氣流也被阻斷。
全文摘要
一種燃氣渦輪機的轉子組件，它包括裝在軸上的軸向隔開的轉子輪盤、連同各以其相反端部裝在軸上并以其末端相互延伸并疊合且一般是圓筒形的第一和第二致動器。致動器位于轉子輪盤內表面內并在其重疊部分上開有小孔。在瞬變狀態(tài)下，前面的致動器朝一軸向熱膨脹以使其小孔至少部分地與第二致動器的小孔對準。第二致動器朝向前的軸向熱膨脹以增大小孔的對準程度。當接近穩(wěn)態(tài)運轉時，轉子組件軸向膨脹使第二致動器的小孔移位而與第一致動器的小孔不對齊。
文檔編號F02C7/18GK1058449SQ9110494
公開日1992年2月5日 申請日期1991年7月24日 優(yōu)先權日1990年7月27日
發(fā)明者迪瑟·E·卡雷尼奧 申請人:通用電氣公司