旋转机器、用于检查其的器械的端口、为其壳体中的冷却通道提供旁路通道的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及旋转机器的壳体中的冷却回路，并且具体而言涉及燃气涡轮机的壳体中的冷却通道。
【背景技术】
[0002]旋转机器的壳体典型地包括冷却通道，该冷却通道将冷却空气分流到机器中的多个位置、例如壳体的内壳以及延伸到涡轮或压缩机中的喷嘴或轮叶处。冷却通道典型地侧向地延伸穿过壳体。冷却通道通常被布置成避免与另一个冷却通道相交。避免冷却通道相交可能限制冷却通道的可用位置并且潜在地造成冷却通道(多个冷却通道)扭曲。
[0003]壳体中的端口允许管道镜、光探针以及其它的器械被插入到壳体中以检查燃气涡轮机的内部部件。所述端口大体径向地延伸穿过壳体。端口定位成避开壳体中的冷却通道。将端口定位成避开冷却通道并且到达燃气涡轮机中的期望的内部位置可能是困难的。典型的涡轮机壳体中有多个冷却通道。端口的可用位置可能很少并且不与涡轮机中应当被检查的区域对准。
[0004]由于冷却通道可能限制其它冷却通道的路径并且使得难以将端口定位在壳体上的特定位置处，因此一直以来都需要允许更自由地定位冷却通道和端口以及保证冷却通道不因为与其它的冷却通道和端口相交而被阻塞的方法和设备。
【发明内容】
[0005]已构想出允许冷却通道与冷却通道相交或者端口与冷却通道相交的塞组件。该塞组件包括轴环，该轴环定位在冷却通道中与端口相对应的位置处。该轴环提供旁路冷却通道，该旁路冷却通道围绕端口或者另一个冷却通道的任一侧或两侧延伸。
[0006]该塞组件包括中空圆柱形插入件，该中空圆柱形插入件位于轴环内。该插入件提供开口，以接收另一个冷却通道或端口。该插入件及其开口可以与另一个冷却通道的轴线或端口的轴线对准。
[0007]在端口的情况下，插入件的开口的轴线可以与涡轮机的将由被插入到端口中的器械来检查的区域相交。该端口可以由延伸穿过壳体并且与径向线共轴的管状轴形成。该管状轴延伸到塞组件的插入件。
[0008]本发明可以实施成一种旋转机器，该旋转机器包括:壳体，该壳体提供用于该机器的旋转部件的环形室；冷却通道，该冷却通道延伸穿过壳体或者安装于壳体的表面；塞组件，该塞组件连接至冷却通道并且连接在壳体中或者安装于壳体，其中该塞组件包括轴环和与该轴环的轴线对准的管道，并且该轴环包括与冷却通道流体连通的冷却空气旁路通道，使得来自冷却通道的冷却空气流过旁路通道并且返回冷却通道；和延伸穿过塞组件的管道的另一个冷却通道或端口。
[0009]该管道可以包括中空塞，该中空塞包括外部塞和内部塞，其中该外部塞配合到内部塞中的开口中，并且该外部塞包括位于内壳的外表面上的凸缘、且内部塞包括位于壳体的内表面上的凸缘。外部塞可以包括位于外部侧壁中的环形槽，并且内部塞包括位于内壁上的唇缘，其中该唇缘在外部塞和内部塞联结在一起时与环形槽相接合。外部塞还可以包括内部槽帮(ledge)，该内部槽帮被配置成接收中空管的端部，该中空管沿旋转机器的旋转轴线的径向线对准。
[0010]轴环可以是形成在壳体内的中空环形室。轴环备选地可以是环形壳体，该环形壳体安装于壳体的内壳的外表面、并且与延伸穿过内壳的开口对准，并且该环形壳体包括用于器械端口的中空管的端部的安装部，其中管道由环形壳体的环形内壁形成。该环形壳体可以包括外部侧壁和穿过连接至冷却通道的外部侧壁的开口。
[0011]本发明可以实施成一种用于检查旋转机器的器械的端口，该端口包括:中空管，该中空管至少部分地延伸穿过机器的壳体，其中该中空管与该机器的旋转轴线横向地对准，其中该中空管包括位于壳体的外表面处的近侧端部和接近壳体的内表面的远侧边缘；和塞组件，该塞组件位于壳体中或者安装于该壳体并且连接至中空管的远侧端部，该塞组件包括轴环和管道，其中该管道与中空管的通道共轴并且向该通道开口，并且该轴环限定了冷却空气旁路通道，该冷却空气旁路通道向位于壳体中或安装于该壳体的冷却空气通道开
□ O
[0012]所述端口与从旋转轴线延伸的径向线对准。所述管道包括中空塞，所述中空塞包括外部塞和内部塞，其中所述外部塞配合到所述内部塞中的开口中，并且所述外部塞包括位于所述壳体的外表面上的凸缘，且所述内部塞包括位于所述壳体的内表面上的凸缘。
[0013]所述轴环是中空环形室，所述中空环形室形成在所述壳体内并且与位于所述壳体内的冷却通道相交。所述轴环包括环形壳体，所述环形壳体安装于所述壳体的内壳的外表面并且与延伸穿过所述内壳的开口对准，并且所述环形壳体包括用于所述中空管的端部的安装部，其中所述管道由所述环形壳体的环形内壁形成。所述冷却空气旁路通道围绕所述管道的相对侧延伸。
[0014]—种提供用于旋转机器的壳体中的冷却通道的旁路通道的方法，该方法包括:将塞组件安装到壳体中或者安装于壳体的外表面，其中该塞组件包括轴环，该轴环具有旁路冷却通道和中心开口 ；使第一冷却通道或管延伸穿过轴环的中心开口 ；以及将旁路冷却通道连接至第二冷却通道，使得冷却空气流过第二冷却通道、流过旁路冷却通道并且返回第二冷却通道。
[0015]所述开口与从所述旋转机器的旋转轴线延伸的径向线对准。所述开口由中空塞形成，所述中空塞包括外部塞和内部塞，并且所述方法还包括使所述外部塞滑动到所述内部塞中、并且将所述外部塞的凸缘安放到所述壳体的内壳的外表面上、以及将所述内部塞的凸缘安放到所述内壳的内表面上。
[0016]所述方法还包括在所述壳体的内壳中机器加工中空环形室以形成所述轴环。所述轴环包括环形壳体，所述环形壳体安装于所述壳体的所述表面并且与延伸穿过所述壳体的开口对准，并且所述环形壳体包括用于所述中空管的端部的安装部。所述冷却空气旁路通道围绕所述管道的相对侧延伸。
【附图说明】
[0017]图1是用于燃气涡轮机的涡轮部段的环形壳体的一部分的透视图。
[0018]图2是环形壳体的一部分的剖面图，并且示出了延伸穿过该壳体的器械端口和冷却通道。
[0019]图3是壳体的内壳的一部分、与冷却通道相交的器械端口、和位于相交部处的塞组件的透视图。
[0020]图4是定位在壳体的内壳中的塞组件的剖面图和分解图。
[0021]图5是冷却通道在此相交的壳体的内壳的一部分和位于相交部处的塞组件的透视图。
【具体实施方式】
[0022]图1示出了用于燃气涡轮机或者其它旋转机器的涡轮的环形壳体10的一部分。该壳体10封闭机器的旋转部件、例如燃气涡轮机的多行涡轮斗叶(轮叶)和轮以及轴。壳体10(典型地为金属)形成用于旋转部件的中空室。壳体具有内部表面12，该内部表面12支承与固定护罩以及所围绕的喷嘴(叶片)交替的行以及斗叶行。护罩和喷嘴布置成通过喷嘴来限定穿过涡轮的气体路径。
[0023]壳体10可以包括外壳14和内壳16。所述壳可一起形成或者作为单独部件被组装。外壳封闭并且包绕内壳。内壳和外壳形成用于壳体10的双壁。内壁和外壁可以通过肋、凸缘以及在壁之间延伸的其它的支承结构连接。
[0024]冷却通道20可以嵌入在内壳中、或者延伸到位于内壳与外壳之间的间隙18中。冷却通道20提供冷却空气以冷却涡轮。冷却空气的来源可以是从燃气涡轮机的压缩机提取的压缩空气。冷却通道20典型地侧向穿过壳体延伸到涡轮的各个部段。冷却通道向内部壳体提供冷却，并且将冷却空气提供给涡轮部件、例如用于旋转涡轮斗叶(轮叶)的环形密封件以及喷嘴(叶片)的环形阵列。冷却通道典型地围绕壳体的圆周对称地布置。
[0025]端口 22延伸穿过壳体，以提供通道用于插入器械(例如管道镜或光探针)的轴24。端口典型地是相对于涡轮旋转轴线沿径向线延伸的狭窄通道。在燃气涡轮机停机时，器械被插入到端口中并且器械的尖端靠近穿过涡轮的气体路径延伸或者延伸到该气体路径中。尖端中的光学器件使得技术人员能够目测检查器械尖端附近的涡轮并且由此例如检查涡轮斗叶、喷嘴、护罩和气体路径中的其它部件。端口 22可以在燃气涡轮机操作期间闭合，以防止气体通过端口泄漏。
[0026]图2是具有冷却通道20的内壳16的剖面的放大图。径向延伸的端口 22延伸穿过壳体。端口可以是中空管24，该中空管24由外壳14中的开口 26的侧面并且由内壳16中的塞组件28支承。器械、例如管道镜的轴30被插入到管24中，以检查内壳的内部表面12的径向向内的涡轮区域。该器械在图2中由点划线示出，因为该器械能够被移除并且典型地仅在检查燃气涡轮机期间被插入到端口中。
[0027]冷却通道20如图2中所示的那样侧向/横向地延伸穿过内壳。冷却通道还如图3中所示的那样位于内壳与外壳之间的间隙18中。中空管24在图2和图3中均与冷却通道20相交。塞组件28位于相交部处，该塞组件28为管24和围绕管的冷却空气通道提供旁路通道。
[0028]没有塞组件的话，相交部可能会造成管24阻塞冷却通道20、并且防止冷却空气流过该通道。防止冷却空气可能会造成本应接收到被阻塞的冷却空气的涡轮部分变得过热并且超出预期地膨胀。涡轮部件的过热和过度膨胀可能会造成热损坏、固定和旋转涡轮部件之间的摩擦以及流过涡轮中的气体路径的热气体的泄漏。通过提供围绕管24的冷却空气通道，塞组件28使得冷却空气能够正确地流过否则将被端口阻塞的冷却通道。类似地，塞组件允许端口定位在壳体上否则将由于冷却通道的存在而不可用的位置处。
[0029]塞组件28中的冷却通道可以由在冷却通道和管24的相交部处定位在内壳中的轴环32、34提供。轴环可以嵌入在内壳中(如图2中所示)，或者被安装于内壳的外表面。冷却通道在轴环的相对侧处联结到轴环。可以通过在内壳中将轴环32机器加工成与冷却通道相交来形成接头。接头36还可以通过焊接、铸造、或者通过其它方式将轴环34附接到冷却通道来形成，使得冷却空气不从通道或轴环泄漏。
[0030]轴环可以是如图2中所示的形成在内壳中的环形开口 32或者如图3中所示的安装于内壳的部件34。在图2中所示的例子中，轴环可以通过在内壳中形成用于塞组件28的开口、并且使开口膨胀以形成在与开口共轴的壳内共轴的环形空间来被机器加工或者以其它的方式形成在内壳中。该环形空间构成嵌入在内壳16中的轴环34。如图3中所示，轴环34被实施成安装于内壳16的外表面，并且联接36到冷却通道20的相