04包括多個級108，該多個級108相對于彼此成間隔開的關(guān)系。每一個級108都包括旋轉(zhuǎn)組件110和靜止組件112。旋轉(zhuǎn)組件110包括轉(zhuǎn)子114，該轉(zhuǎn)子114圍繞蒸汽渦輪機(jī)100的旋轉(zhuǎn)軸線116旋轉(zhuǎn)。多個輪葉(blades) 118聯(lián)接到多個平臺120，使得每一個輪葉118都朝向靜止組件112從平臺120徑向向外延伸。多個輪葉根部122聯(lián)接到平臺120并且從平臺120徑向向內(nèi)延伸且聯(lián)接到轉(zhuǎn)子114。根部122將輪葉118聯(lián)接到轉(zhuǎn)子114的轉(zhuǎn)子主體123。此外，相鄰的輪葉118限定定位在其間的根部區(qū)域134。轉(zhuǎn)子主體123包括轉(zhuǎn)子葉輪空間164，該轉(zhuǎn)子葉輪空間164在渦輪機(jī)操作期間經(jīng)歷高溫和高應(yīng)力。
[0033]靜止組件112包括殼體124、定子126以及多個靜止葉片(stat1nary vanes)128。葉片128聯(lián)接到被限定于定子126中的燕尾榫132中并且在輪葉118的級之間周向間隔開。殼體124封閉轉(zhuǎn)子114、輪葉118、定子126和葉片128中的至少一個。在示例性實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子114和定子126處于間隔開的關(guān)系，該間隔開的關(guān)系在該轉(zhuǎn)子114與定子126之間、殼體124內(nèi)限定第一流動路徑130或初級流動路徑。靜止組件112還包括蒸汽入口 136，該蒸汽入口 136與初級流動路徑130流動連通地聯(lián)接。蒸汽入口 136將處于第一溫度1\的初級蒸汽流138或第一蒸汽流引向初級流動路徑130并且與多個輪葉118流動連通。在示例性實(shí)施例中，蒸汽入口 136定位在殼體124內(nèi)并且與蒸汽源140流動連通，該蒸汽源140例如為鍋爐或余熱蒸汽發(fā)生器(Heat Recovery Steam Generator ;簡稱HRSG)。蒸汽入口136還包括碗狀區(qū)域142，該碗狀區(qū)域142具有碗狀插入件144和泄漏流動路徑146。
[0034]渦輪端部區(qū)域106包括聯(lián)接到轉(zhuǎn)子114的密封組件148。密封組件148包括第一密封構(gòu)件150、第二密封構(gòu)件151和第三密封構(gòu)件152。在示例性實(shí)施例中，密封組件148包括填塞頭(packing head) 154，該填塞頭154在位于蒸汽入口 136上游的位置處聯(lián)接到轉(zhuǎn)子114。第一密封構(gòu)件150減少初級蒸汽流138泄漏到轉(zhuǎn)子葉輪空間(rotor wheelspace) 164中并且有利于增大葉輪空間164中的壓力以防止或限制熱蒸汽攝取。轉(zhuǎn)子葉輪空間164需要冷卻，原因是轉(zhuǎn)子葉輪空間164經(jīng)受初級流動路徑130內(nèi)的高溫并且經(jīng)受保持旋轉(zhuǎn)輪葉118而經(jīng)歷的高應(yīng)力。
[0035]填塞頭154限定了第二流動路徑156或冷卻流路徑，該冷卻流路徑具有與初級流動路徑130流動連通的第一部段158和與第一部段158流動連通的第二部段160。在示例性實(shí)施例中，冷卻流源111流動連通地聯(lián)接到第二流動路徑156。冷卻流源111被構(gòu)造成將第二蒸汽流162或冷卻蒸汽流排放到第二流動路徑156中。在示例性實(shí)施例中，第二蒸汽流162具有第二溫度T2，該第二溫度T2與初級蒸汽流138的第一溫度T i不同。更具體地，第二溫度T2小于第一溫度1\。備選地，第二溫度1~2可以大致等于或大于第一溫度1\。第二溫度!^可以具有使得轉(zhuǎn)子主體123能夠在轉(zhuǎn)子葉輪空間164中冷卻的任何溫度值。
[0036]填塞頭154引導(dǎo)并且/或者排放第二蒸汽流162通過第二部段160和第一部段158，以有利于在轉(zhuǎn)子葉輪空間164處對轉(zhuǎn)子主體123進(jìn)行冷卻。第三密封構(gòu)件152包括一個或多個密封環(huán)168、170、172和174。密封構(gòu)件152被構(gòu)造成限制冷卻流朝向轉(zhuǎn)子端部171泄出并且/或者限制來自高壓部段(未示出)的泄漏流(未示出)在轉(zhuǎn)子端部171處進(jìn)入第二流動路徑156。
[0037]多個密封件166定位在流動路徑156內(nèi)，以減少第二蒸汽流162的流泄漏。密封件166聯(lián)接到密封環(huán)168、170、172和174并且抵靠轉(zhuǎn)子114的相對部分。渦輪機(jī)100可以包括使得渦輪端部區(qū)域106能夠如本發(fā)明中所描述的起作用的任何數(shù)量的密封件166。彈簧機(jī)構(gòu)176使每一個密封環(huán)168、170、172、和174偏置到關(guān)閉位置并且/或者使每一個密封環(huán)168、170、172、和174偏置到打開位置。密封件166可以包括例如但不限于柔性構(gòu)件的構(gòu)造，例如刷式密封件、蜂窩式密封件、互鎖以及/或者水動力面密封件(hydrodynamic faceseals)。在示例性實(shí)施例中，第二密封構(gòu)件151定位在冷卻流源111與抗渦流裝置186之間。在示例性實(shí)施例中，第二密封構(gòu)件151包括刷式密封件179。備選地，第二密封構(gòu)件151能夠包括任何類型的密封件，以使得渦輪端部區(qū)域106能夠如本發(fā)明中所描述的起作用。
[0038]抗渦流裝置186聯(lián)接到填塞頭154并且至少部分地定位在第二流動路徑156內(nèi)。更具體地，抗渦流裝置186定位在第一部段158與第二部段160之間?？箿u流裝置186包括第一端部178、第二端部180、以及被構(gòu)造成在第一端部178與第二端部180之間限定孔洞189的多個葉片188。葉片188從端部178起始并且終止于第二端部180?？箿u流裝置186能夠通過周向端部175和相對端部177被分段。在示例性實(shí)施例中，葉片188還在端部175與177之間延伸。葉片188 (如例如葉片188a、188b和188c)相對于側(cè)表面182成角度。更具體地，葉片188包括具有大約10°至大約90°之間的范圍的角度α。更具體地，角度α為大約45°。備選地，葉片188可以包括相對于周向端部175和周向端部177中的至少一個的任何角度或者能夠與軸線116(示于圖1中)基本平行。
[0039]在示例性實(shí)施例中，填塞頭154包括凹入部(recess) 190，該凹入部190與第二部段160流動連通。彈簧194定位在凹入部端部192與抗渦流裝置186之間。臂196聯(lián)接到彈簧194，以使抗渦流裝置186在第二部段160內(nèi)在第一位置191 (圖2)與第二位置193 (圖3)之間移動。在第一位置191處，第二端部180相對于轉(zhuǎn)子114處于靠近位置；并且在第二位置193處，第二端部180遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子114。彈簧194被構(gòu)造成使葉片188偏置到第一位置191，以有利于將抗渦流裝置186定位在操作位置，同時允許抗渦流裝置186在與轉(zhuǎn)子114進(jìn)行任何接觸時移向第二位置193，以有利于使轉(zhuǎn)子114與抗渦流裝置186之間由于瞬態(tài)條件期間的轉(zhuǎn)子振動和/或失準(zhǔn)而造成的摩擦接觸最小化。
[0040]抗渦流裝置186相對于第二蒸汽流162定位在第二密封構(gòu)件151的下游和轉(zhuǎn)子葉輪空間164的上游。第二蒸汽流162具有蒸汽渦流184，該蒸汽渦流184在第二蒸汽流162移動通過第二流動路徑156并且從轉(zhuǎn)子114的旋轉(zhuǎn)獲得切向速度分量時出現(xiàn)。蒸汽渦流184在第二蒸汽流162與轉(zhuǎn)子葉輪空間164相接觸時不利地影響從轉(zhuǎn)子葉輪空間164傳熱以及/或者轉(zhuǎn)子114的操作?？箿u流裝置186減少并且/或者消除存在于第二蒸汽流162內(nèi)的蒸汽渦流184。備選地，抗渦流裝置186使存在于第二蒸汽流162內(nèi)的蒸汽渦流184反向，以提高相對速度，從而增強(qiáng)從轉(zhuǎn)子114并且進(jìn)入第二蒸汽流162中的熱交換，以有利于對轉(zhuǎn)子葉輪空間164進(jìn)行冷卻。傳熱率可以與傳熱系數(shù)和溫度差值相關(guān)。提高相對速度將增大傳熱系數(shù)并且超過溫度差值的減小。
[0041]抗渦流裝置186減小并且/或者消除存在于第二蒸汽流162中的蒸汽渦流184的效應(yīng)，以由于轉(zhuǎn)子114與第二蒸汽流162之間較高的相對轉(zhuǎn)速而增強(qiáng)傳熱。更具體地，抗渦流裝置186的位置和葉片188的角度α被構(gòu)造成改變第二蒸汽流162的流向以減少正蒸汽渦流184。備選地，葉片188的尺寸和形狀確定為能夠通過相對于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向設(shè)定葉片188的角度α來使存在于第二蒸汽流162中的蒸汽渦流184反向，以實(shí)現(xiàn)負(fù)渦流(negativeswirl)(未示出)。第二蒸汽流162通過抗渦流裝置186并且以高相對速度與轉(zhuǎn)子葉輪空間164相接觸，以有利于從轉(zhuǎn)子114傳出熱并且將熱傳進(jìn)第二蒸汽流