專利名稱：用于渦輪機(jī)的環(huán)形的流動通道區(qū)段的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于渦輪機(jī)的環(huán)形的流動通道區(qū)段，其具有導(dǎo)向葉片環(huán)，該導(dǎo)向葉片環(huán)具有多個(gè)在圓周方向上串聯(lián)設(shè)置的導(dǎo)向葉片，導(dǎo)向葉片分別包括葉片根部、平臺和輻射狀地伸入到流動通道中的葉身，其中，流動通道在平臺側(cè)由屏蔽元件限界，屏蔽元件分別位于兩個(gè)直接相鄰的葉片之間。
背景技術(shù)：
前面所述的環(huán)形的流動通道區(qū)段例如由EP1219787B1公知。該專利文獻(xiàn)詳細(xì)地公開了軸流式渦輪的經(jīng)澆鑄的導(dǎo)向葉片的環(huán)，其中，導(dǎo)向葉片具有彎曲成流線型的葉身，在它的徑向外部的(根側(cè)的)和內(nèi)部的(頂側(cè)的)端部上分別設(shè)有平臺。在裝入到渦輪中時(shí)，這些平臺由陶瓷的隔熱屏覆蓋。這些隔熱屏構(gòu)造成，使得它們分別成對地覆蓋兩個(gè)直接相鄰的導(dǎo)向葉片的平臺半部。由此隔熱屏基本上從第一導(dǎo)向葉片的葉片型面的吸力側(cè)壁延伸至第二導(dǎo)向葉片的葉片型面的壓力側(cè)壁。在此，陶瓷的隔熱屏通過彈簧與燃?xì)鉁u輪葉片固定地連接，使得先前提及的隔熱屏被可更換地固定。在US2007/0237630A1說明了用于固定這種護(hù)板的替代的結(jié)構(gòu)。然而陶瓷的隔熱屏需要相對大的壁厚，以便能夠持久并且可靠地承受在靜止的燃?xì)鉁u輪機(jī)中出現(xiàn)的熱氣的溫度。如果不僅在導(dǎo)向葉片的頂側(cè)的平臺上而且在根側(cè)的平臺上使用這種陶瓷的隔熱屏，那么這導(dǎo)致相對大的具有相應(yīng)大的空間需求的渦輪導(dǎo)向葉片，這同時(shí)增加了制造成本。同時(shí)由US2007/0237630A1公知了由超耐熱合金制成的護(hù)板的使用。那么這種護(hù)板相對成本密集。此外，由EP1557535A1公知了具有兩個(gè)板殼的模塊化的渦輪葉片，該渦輪葉片除了所屬的平臺半部外，分別也覆蓋到彎曲成流線型的葉片的過渡部。然而這里不利的是，借助插入到槽中的密封元件密封在相鄰的渦輪葉片的毗鄰的平臺半部之間的縫隙。由EP1557534A1得出流動通道的與此不同的限界形式。其中示出，如果板殼中的一個(gè)支撐在相鄰的渦輪葉片上，則可省去由EP1557535A1公知構(gòu)造的平臺半部。為此可省去平臺半部。然而在該實(shí)施方式中，不總是確保板殼密封地接觸在相鄰渦輪葉片上。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種用于渦輪機(jī)的環(huán)形的流動通道區(qū)段，該渦輪機(jī)需要相對小的空間需求并且此外對于尤其長的時(shí)間間隔，在流動通道區(qū)段中流動的熱氣尤其可靠地并且安全地被引導(dǎo)，而在限定流動通道的邊界的結(jié)構(gòu)部件上沒有出現(xiàn)過早的磨損現(xiàn)象。該目的借助用于渦輪機(jī)的環(huán)形的流動通道區(qū)段得以實(shí)現(xiàn)，其中，屏蔽元件在形成縫隙的情況下設(shè)置在平臺上并且在平臺中設(shè)置有用于沖擊冷卻屏蔽元件的沖擊冷卻孔。本發(fā)明基于如下認(rèn)識，S卩如果該屏蔽元件不由陶瓷組成，也可保護(hù)這些在導(dǎo)向葉片上成形的平臺半部以免受到熱氣和其腐蝕影響以及熱影響。在該情況下，屏蔽元件可被足夠地冷卻。為此，根據(jù)本發(fā)明提出，應(yīng)用屏蔽元件的沖擊冷卻來冷卻。由于屏蔽元件的冷卻，該屏蔽元件可比現(xiàn)有技術(shù)中的屏蔽元件更薄壁地構(gòu)造。屏蔽元件的相對薄壁的實(shí)施方式是節(jié)約空間的并且也更成本有利。由此相應(yīng)的導(dǎo)向葉片的葉身的翼展可更短地構(gòu)造，而相比于由現(xiàn)有技術(shù)公知的流動通道區(qū)段沒有減小該環(huán)形的流動通道區(qū)段的通流橫截面。裝入到根據(jù)本發(fā)明的流動通道區(qū)段中的導(dǎo)向葉片通常以澆鑄方法制成并且由此大體上是一體的。因?yàn)槟壳斑@種導(dǎo)向葉片的平臺或平臺半部不僅必須承受住熱氣的壓力而且必須將葉身的由流動力引起的機(jī)械負(fù)荷繼續(xù)引導(dǎo)到后側(cè)的卡接部中，所以這種導(dǎo)向葉片的平臺或平臺半部目前具有相對堅(jiān)固的壁，也就是說大的壁厚。這導(dǎo)致平臺的差的可冷卻性，由此這種導(dǎo)向葉片的使用壽命目前也由平臺限制。通過使用根據(jù)本發(fā)明的屏蔽元件可尤其降低這種平臺的熱負(fù)荷，這引起導(dǎo)向葉片的 使用壽命顯著地延長。此外，尤其在其中裝入有不具有屏蔽元件的導(dǎo)向葉片的流動通道區(qū)段中，尤其在從平臺至葉片的內(nèi)角倒圓式的過渡部的區(qū)域中由于相應(yīng)的倒圓而出現(xiàn)的不能被足夠地冷卻的質(zhì)量積聚部。由于過渡部的不足夠的可被冷卻性也在這些部位上出現(xiàn)如裂紋一樣的疲勞現(xiàn)象。因?yàn)樵谠摬课簧蠌默F(xiàn)在起存在在屏蔽元件和葉身壁之間的縫隙或者過渡部，通過縫隙或者過渡部為了沖擊冷卻屏蔽元件而使用的冷卻介質(zhì)，例如冷卻空氣，在沖擊冷卻結(jié)束之后排出到流動通道中，所以從現(xiàn)在起，可通過使用屏蔽元件更好地保護(hù)該過渡部，以免在流動通道中流動的熱氣的直接接觸和影響。由于在從平臺至葉片的過渡部的區(qū)域中的熱負(fù)荷的降低，這也引起導(dǎo)向葉片的延長的使用壽命。在此，每個(gè)屏蔽元件在由兩個(gè)直接相鄰的導(dǎo)向葉片的25個(gè)平臺限界的縫隙上延伸。即使對于由于由熱導(dǎo)致的膨脹而出現(xiàn)彼此相鄰的平臺偏移的情況，也實(shí)現(xiàn)了損耗少地將熱氣引導(dǎo)到流動通道中。其他有利的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中給出。屏蔽元件優(yōu)選分別具有限定流動通道的邊界的、由金屬的材料組成的基板，該基板與導(dǎo)向葉片分開地制成。由于屏蔽元件的冷卻，可動用金屬的材料。此外，整個(gè)屏蔽元件與導(dǎo)向葉片分開地制成。這具有的優(yōu)點(diǎn)是，如在沒有被屏蔽的導(dǎo)向葉片平臺中，對于在屏蔽元件上出現(xiàn)磨損現(xiàn)象的情況，僅需替換該屏蔽元件并且不需替換整個(gè)導(dǎo)向葉片。屏蔽元件優(yōu)選由具有好的絕熱特性的金屬材料制成。根據(jù)另一有利的實(shí)施方式，基板的壁厚小于由屏蔽元件覆蓋的平臺的壁厚。屏蔽元件的壁越薄，越更好地通過沖擊冷卻來冷卻該屏蔽元件。此外，借助相對薄壁的屏蔽元件提供在空間需求上緊湊的流動通道區(qū)段，這降低了用于這種流動通道區(qū)段的制造成本和材料成本。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方式，在基板的邊緣上設(shè)有橫向設(shè)置的壁區(qū)段，所述壁區(qū)段能與平臺的側(cè)向的壁連接。由此實(shí)現(xiàn)有針對性地將屏蔽元件固定在導(dǎo)向葉片上。為進(jìn)一步提升屏蔽元件相對于熱氣的耐熱性，有利的是，屏蔽元件在流動通道側(cè)具有保護(hù)層、尤其是隔熱的保護(hù)層。


根據(jù)在附圖中示出的實(shí)施例進(jìn)一步闡釋本發(fā)明。
附圖示出圖I作為具有設(shè)置在導(dǎo)向葉片的平臺上的屏蔽元件的導(dǎo)向葉片的展開圖示出穿過環(huán)形的流動通道區(qū)段的導(dǎo)向葉片中的兩個(gè)的剖視圖；以及圖2示出根據(jù)剖面線II-II的穿過導(dǎo)向葉片的平臺以及穿過屏蔽元件的剖視圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出穿過可由熱氣軸向流過的例如燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪機(jī)的環(huán)形的流動通道區(qū)段12的兩個(gè)導(dǎo)向葉片10的葉身14的橫截面。該流動通道區(qū)段12基本上包括導(dǎo)向葉片環(huán)，該導(dǎo)向葉片環(huán)具有多個(gè)在圓周方向上串聯(lián)設(shè)置的導(dǎo)向葉片10。在圖I中示出在現(xiàn)有技術(shù)中已公知的導(dǎo)向葉片環(huán)中的導(dǎo)向葉片10中的僅兩個(gè)。在此，導(dǎo)向葉片10以通常的方式固定在導(dǎo)向葉片支座上。該圖示在圖I中選擇為，使得葉 片14以橫截面示出并且因此獲得導(dǎo)向葉片10的平臺16的俯視圖。在圖I中的更下方示出的導(dǎo)向葉片10的吸力側(cè)的葉身壁18和在圖I中的更上方示出的導(dǎo)向葉片10的壓力側(cè)的葉身壁20之間形狀接合地設(shè)置有屏蔽元件22。該屏蔽元件22基本上，也就是說在熱氣側(cè)，一體地構(gòu)造并且在兩個(gè)直接相鄰的導(dǎo)向葉片10的葉身14之間完全地覆蓋位于屏蔽元件下方的平臺16的一半。為了清楚起見，示出設(shè)置在流動通道區(qū)段12中的屏蔽元件22中的僅一個(gè)。原則上，導(dǎo)向葉片環(huán)在每對直接相鄰的葉身14之間分別具有這種屏蔽元件22，其中，此外相鄰的屏蔽元件22—方面在葉身14的前棱21的上游并且另一方面在葉身14的后棱23的下游以盡可能小的間隙相互毗鄰。此外，在平臺16中，沖擊冷卻孔24設(shè)置成例如網(wǎng)柵形。圖2示出根據(jù)剖面線II-II的穿過導(dǎo)向葉片10和屏蔽元件22的剖視圖。在圖2中，與圖I相同的特征設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。該屏蔽元件22在形成縫隙的情況下在熱氣側(cè)設(shè)置在平臺16上，其中，在平臺16中設(shè)有例如相對于該平臺的表面傾斜延伸的沖擊冷卻孔24。冷卻介質(zhì)K在渦輪機(jī)運(yùn)行期間輸入至背離流動通道26的后室28，該冷卻介質(zhì)通過沖擊冷卻孔24從后室28中流出并且射束狀地流入到屏蔽元件22和平臺16之間的縫隙中。在沖擊冷卻束沖擊時(shí)，沖擊冷卻束冷卻該屏蔽元件22，使得盡管通過該屏蔽元件流入到流動通道26中的熱氣，該屏蔽元件仍具有足夠的使用壽命。在圖2中以橫截面示出的屏蔽元件22是金屬的并且基本上包括基板30，該基板平行于通道側(cè)的平臺表面延伸。在基板30的兩個(gè)相對置的邊緣上，設(shè)置有在側(cè)向橫向于基板30間隔的壁區(qū)段32，這些壁區(qū)段夾子狀地包圍平臺16的相應(yīng)的側(cè)壁。在此，基板30的壁厚明顯小于平臺16在沖擊冷卻孔24的區(qū)域中的壁厚。為了將屏蔽元件22固定在導(dǎo)向葉片10或者平臺16上，該屏蔽元件例如能夠被螺紋連接，如通過虛線所示。也可考慮其他固定類型，例如夾緊，尤其是屏蔽元件22在平臺16上形狀接合地夾緊。如果需要，那么屏蔽元件22在其承受熱氣的表面上可具有隔熱保護(hù)層，以便進(jìn)一步提升其耐熱性。流入到在屏蔽元件22和平臺表面之間的縫隙中的冷卻介質(zhì)K在完成沖擊冷卻后，在設(shè)置在屏蔽元件22和吸力側(cè)的葉身壁18或者壓力側(cè)葉身壁20之間的間隙36 (圖I)處流出。在此，如果在環(huán)形的流動通道區(qū)段12中使用的導(dǎo)向葉片10在葉身14的兩個(gè)相對置的端部上具有橫向于葉身14延伸的平臺16，那么圖2中示出的平臺16和在其上設(shè)置的屏蔽元件22為葉片10的根側(cè)的平臺和頂側(cè)的平臺。顯然本發(fā)明也可應(yīng)用在這種導(dǎo)向葉片10的兩個(gè)平臺16的僅一個(gè)上。總體而言，借助本發(fā)明給出了一種用于渦輪機(jī)的環(huán)形的流動通道區(qū)段12，其具有導(dǎo)向葉片環(huán)，該導(dǎo)向葉片環(huán)具有多個(gè)在圓周方向上串聯(lián)設(shè)置的導(dǎo)向葉片10，所述導(dǎo)向葉片分別包括平臺16和輻射狀地伸入到流動通道26中 的葉身14，其中，流動通道26在平臺側(cè)由屏蔽元件22限界，所述屏蔽元件分別設(shè)置在兩個(gè)直接相鄰的葉身14之間，其中，為了構(gòu)造尤其節(jié)省空間的流動通道區(qū)段12，屏蔽元件22在形成縫隙的情況下設(shè)置在平臺16上并且在平臺16中設(shè)有沖擊冷卻孔24。
權(quán)利要求
1.用于渦輪機(jī)的環(huán)形的流動通道區(qū)段(12)，具有導(dǎo)向葉片環(huán)，所述導(dǎo)向葉片環(huán)具有多個(gè)在圓周方向上串聯(lián)設(shè)置的導(dǎo)向葉片(10)，所述導(dǎo)向葉片分別包括設(shè)計(jì)用于固定的葉片根部、至少ー個(gè)根側(cè)的具有兩個(gè)平臺半部的平臺(16)和輻射狀地伸入到流動通道(26)中的葉身(14)，其中，所述流動通道(26)在平臺側(cè)由屏蔽元件(22)限界，在所述屏蔽元件中，每個(gè)屏蔽元件(22)在兩個(gè)直接相鄰的葉身(14)之間與這些葉身鄰接地設(shè)置，所述屏蔽元件覆蓋由直接相鄰的導(dǎo)向葉片(10)的平臺半部限界的縫隙， 其特征在于，所述屏蔽元件(22)在形成縫隙的情況下設(shè)置在所述平臺(16)上并且在所述平臺(16)中設(shè)有用于沖擊冷卻所述屏蔽元件(22)的沖擊冷卻孔(24)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的流動通道區(qū)段(12)，其中，所述屏蔽元件(22)分別具有限定所述流動通道(26)的邊界的、由金屬的材料組成的基板(30)，所述基板與導(dǎo)向葉片(10)分開地制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的流動通道區(qū)段(12)，其中，所述基板(30)的壁厚小于由所述屏蔽元件(22)覆蓋的所述平臺(16)的壁厚。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的流動通道區(qū)段(12)，其中，在所述基板(30)上設(shè)有橫向設(shè)置的壁區(qū)段(32)，所述壁區(qū)段能與所述平臺(16)的側(cè)向的壁連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4之一的流動通道區(qū)段(12)，其中，所述屏蔽元件(22)在流動通道側(cè)具有保護(hù)層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于渦輪機(jī)的環(huán)形的流動通道區(qū)段(12)，其具有導(dǎo)向葉片環(huán)，所述導(dǎo)向葉片環(huán)具有多個(gè)在圓周方向上串聯(lián)設(shè)置的導(dǎo)向葉片(10)，所述導(dǎo)向葉片分別包括葉片根部、平臺(16)和輻射狀地伸入到流動通道(26)中的葉身(14)，其中，所述流動通道(26)在平臺側(cè)由屏蔽元件(22)限界，這些屏蔽元件分別設(shè)置在兩個(gè)直接相鄰的葉身(14)之間，其中，為了構(gòu)造尤其節(jié)省空間的流動通道區(qū)段(12)，所述屏蔽元件(22)在形成縫隙的情況下設(shè)置在所述平臺(16)上并且在所述平臺(16)中設(shè)有沖擊冷卻孔(24)。
文檔編號F01D9/04GK102803658SQ201080028247
公開日2012年11月28日 申請日期2010年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者法蒂·艾哈邁德 申請人:西門子公司