專利名稱：軸向流類型的燃?xì)廨啓C(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃?xì)廨啓C(jī)的技術(shù)。它涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的軸向流類型的燃?xì)廨啓C(jī)。更具體而言，本發(fā)明涉及設(shè)計用于燃?xì)廨啓C(jī)單元的軸向流渦輪的級。大體上，渦輪定子由具有槽口的導(dǎo)葉承載件組成，其中，導(dǎo)葉排和定子熱防護(hù)件排接連地安裝。同一級包括由具有槽口的旋轉(zhuǎn)軸組成的轉(zhuǎn)子，其中，轉(zhuǎn)子熱防護(hù)件排和葉片排接連地安裝。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及軸向流類型的燃?xì)廨啓C(jī)，圖1中顯示了其實例。圖1的燃?xì)廨啓C(jī)10根據(jù)順序燃燒的原理來運行。它包括壓縮機(jī)11、具有多個燃燒器13和第一燃料供應(yīng)12的第一燃燒室14、高壓渦輪15、具有第二燃料供應(yīng)16的第二燃燒室17，以及交替的葉片20排和導(dǎo)葉21排(它們布置成沿著機(jī)器軸線22布置的多個渦輪級)的低壓渦輪18。根據(jù)圖1的燃?xì)廨啓C(jī)10包括定子和轉(zhuǎn)子。定子包括其中安裝有導(dǎo)葉21的導(dǎo)葉承載件19 ；這些導(dǎo)葉21必須形成成形通道，在燃燒室17中產(chǎn)生的熱氣流過成形通道。沿需要的方向流過熱氣路徑四的氣體撞擊在安裝在轉(zhuǎn)子軸的軸狹縫中的葉片20上，并且使渦輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。為了保護(hù)定子殼體抵抗在葉片20上面流動的熱氣，使用了安裝在相鄰的導(dǎo)葉排之間的定子熱防護(hù)件。高溫渦輪級需要將冷卻空氣供應(yīng)到導(dǎo)葉、定子熱防護(hù)件和葉片中。圖2中顯示了燃?xì)廨啓C(jī)10的典型的空氣冷卻式燃?xì)廨啓C(jī)級TS的區(qū)段。在燃?xì)廨啓C(jī)10的渦輪級TS內(nèi)，導(dǎo)葉21排安裝在導(dǎo)葉承載件19上。在導(dǎo)葉21的下游，提供了葉片 20排，它們中的各個在其尖部處具有外部平臺M，外部平臺M在上側(cè)上布置有齒(圖3 (B) 中的52)。與葉片20的尖部(和齒52)相對，定子熱防護(hù)件沈安裝在導(dǎo)葉承載件19上。 導(dǎo)葉21中的各個具有外部導(dǎo)葉平臺25。導(dǎo)葉21和葉片20用它們的相應(yīng)的外部平臺25和 24來限定熱氣路徑四的邊界，來自燃燒室的熱氣流過熱氣路徑四。為了確保這種高溫燃?xì)廨啓C(jī)10的運行具有長的壽命，形成其流徑四的所有部件應(yīng)當(dāng)被有效地冷卻。渦輪部件的冷卻使用從所述燃?xì)廨啓C(jī)單元的壓縮機(jī)11供給的空氣來實現(xiàn)。為了冷卻導(dǎo)葉21，壓縮空氣通過孔27從氣室23供應(yīng)到位于導(dǎo)葉承載件19和外部導(dǎo)葉平臺25之間的腔體觀中。然后，冷卻空氣傳送通過導(dǎo)葉翼型件，并且流出翼型件而進(jìn)入渦輪流徑四中(見圖2中的翼型件的后緣處的水平箭頭)。葉片20使用這樣的空氣來冷卻該空氣沿豎直(徑向)方向傳送通過葉片柄部和翼型件，并且通過葉片翼型件狹縫以及通過外部葉片平臺M的齒52之間的開口來排到渦輪流徑四中。定子熱防護(hù)件沈的冷卻未在圖2中提供的設(shè)計中詳細(xì)說明，因為定子熱防護(hù)件沈被認(rèn)為受到外部葉片平臺M的保護(hù)來抵抗主要熱氣流的有害影響。可認(rèn)為上面描述的設(shè)計的缺點首先包括這樣的事實傳送通過葉片翼型件的冷卻空氣未為外部葉片平臺M提供足夠高效的冷卻，并且因而未為其提供長的壽命。相對的定子熱防護(hù)件26也未受到足夠的保護(hù)來抵抗來自熱氣路徑四的熱氣。其次，此設(shè)計的缺點在于，在圖2中的區(qū)域A內(nèi)存在狹縫，因為會在導(dǎo)葉21和隨后的定子熱防護(hù)件26之間的接頭處出現(xiàn)冷卻空氣泄漏，從而導(dǎo)致進(jìn)入渦輪流徑四中的冷卻空氣的損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有這樣的渦輪級冷卻方案的燃?xì)廨啓C(jī)該渦輪級冷卻方案避免了已知的冷卻構(gòu)造的缺陷，并且結(jié)合了冷卻空氣質(zhì)量流和泄漏的減少與渦輪的渦輪級內(nèi)的關(guān)鍵部件的改進(jìn)的冷卻和有效的熱保護(hù)。這個和其它目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的燃?xì)廨啓C(jī)來達(dá)到。本發(fā)明的燃?xì)廨啓C(jī)包括具有交替的空氣冷卻式葉片排和轉(zhuǎn)子熱防護(hù)件排的轉(zhuǎn)子， 以及具有安裝在導(dǎo)葉承載件上的交替的空氣冷卻式導(dǎo)葉排和定子熱防護(hù)件排的定子，其中，定子同軸地包圍轉(zhuǎn)子而在它們之間限定熱氣路徑，使得葉片排和定子熱防護(hù)件排以及導(dǎo)葉排和轉(zhuǎn)子熱防護(hù)件排分別彼此相對，并且導(dǎo)葉排和沿下游方向的下一葉片排限定渦輪級，并且其中，葉片在它們的尖部處設(shè)有外部葉片平臺。根據(jù)本發(fā)明，在渦輪級內(nèi)提供了機(jī)構(gòu)來將已經(jīng)用來冷卻渦輪級的導(dǎo)葉的尤其翼型件的冷卻空氣引導(dǎo)到位于外部葉片平臺和相對的定子熱防護(hù)件之間的第一腔體中，以保護(hù)定子熱防護(hù)件來抵抗熱氣，以及冷卻外部葉片平臺。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，外部葉片平臺在它們的外側(cè)上設(shè)有沿周向方向延伸的平行齒，并且所述第一腔體由平行齒限定邊界。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，導(dǎo)葉各自包括外部導(dǎo)葉平臺，引導(dǎo)機(jī)構(gòu)包括用于收集離開導(dǎo)葉翼型件的冷卻空氣的第二腔體，并且引導(dǎo)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包括用于將收集到的冷卻空氣沿徑向排到所述第一腔體中的機(jī)構(gòu)。優(yōu)選地，排出機(jī)構(gòu)包括在外部導(dǎo)葉平臺的后壁處的、沿朝向相鄰的外部葉片平臺的流動方向疊置在第一齒上的突出部，以及屏，該屏覆蓋突出部，使得用于冷卻空氣的通道建立在突出部和屏之間，通道終止在第一腔體的正上方的徑向槽口中。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，第二腔體和排出機(jī)構(gòu)由多個孔連接，該多個孔穿過外部導(dǎo)葉平臺的后壁，并且沿周向方向相等地間隔開。根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，第二腔體通過凸肩來與外部導(dǎo)葉平臺的其余部分分開，并且第二腔體由密封屏封閉。


現(xiàn)在通過不同的實施例且參照附圖來更密切地闡述本發(fā)明。圖1顯示了可用于實踐本發(fā)明的具有順序燃燒的燃?xì)廨啓C(jī)的眾所周知的基本設(shè)計；圖2顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪級的冷卻細(xì)節(jié)；圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪級的冷卻細(xì)節(jié)；圖4以透視圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、圖3的導(dǎo)葉的外部平臺的構(gòu)造， 其中，移除了所有屏；以及圖5以透視圖顯示了所有屏布置就位的、圖3的導(dǎo)葉的外部平臺的構(gòu)造。部件列表
10、30燃?xì)廨啓C(jī)11壓縮機(jī)12、16燃料供應(yīng)13燃燒器14、17 燃燒室15高壓渦輪18低壓渦輪19、40導(dǎo)葉承載件(定子)20、32 葉片21、31 導(dǎo)葉22機(jī)器軸線23、33 氣室24、34外部葉片平臺25、35外部導(dǎo)葉平臺26、36定子熱防護(hù)件27、37 孔28、38 腔體29、39熱氣路徑41、42、46 腔體43、47、49 屏44突出部45 孔48 凸肩50 狹縫51 蜂巢52齒(外部葉片平臺)TS渦輪級
具體實施例方式圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的燃?xì)廨啓C(jī)30的渦輪級的冷卻細(xì)節(jié)，并且展示了所提出的渦輪級TS的設(shè)計，其中，節(jié)約了冷卻空氣，因為利用了在導(dǎo)葉31中用完了的空氣。這個方案的新穎性不僅在于節(jié)約冷卻空氣，而且還在于有效地保護(hù)外部葉片平臺34 來抵抗來自熱氣路徑39的熱氣，因為對于渦輪級TS，有沿豎向從狹縫(圖3(B)中的50)排到葉片32的外部葉片平臺34的上側(cè)上的平行齒52之間的腔體41中的連續(xù)的冷卻空氣層。 通過在外部導(dǎo)葉平臺35的后壁處覆蓋突出部44的屏43來形成狹縫50 (見圖3、區(qū)域B和圖3⑶)。大體上，來自氣室33的冷卻空氣通過冷卻空氣孔37流到腔體38中，穿過穿孔屏 49，并且進(jìn)入導(dǎo)葉翼型件的內(nèi)部中的冷卻通道。在導(dǎo)葉31中用于冷卻的冷卻空氣從翼型件傳送到腔體46中，腔體46通過凸肩48(也見圖4)來與基本外部導(dǎo)葉平臺35隔開。然后，這個空氣從腔體46分布到一排沿周向方向相等地間隔開的孔45中。腔體46被密封屏 47(也見圖5)封閉。上面已經(jīng)提到的穿孔屏49 (見圖5)位于外部導(dǎo)葉平臺35的剩余的最大的部分的上方，并且空氣被供應(yīng)通過這個屏中的孔，以冷卻平臺表面，以及進(jìn)入內(nèi)部導(dǎo)葉翼型件腔體(未在圖中顯示)。所提出的設(shè)計的重要的新特征還在于，在導(dǎo)葉外部平臺35的后壁上提供了在下方配備有蜂巢51的突出部44 (見圖3- 。防止用完了的空氣額外地從腔體41泄漏到渦輪流徑39中的外部葉片平臺34的齒52中的前面一個位于突出部44的正下方。由于存在此突出部的原因，避免了有額外的空隙(見圖2，區(qū)域A)讓路來使冷卻空氣泄漏。因而，高效地利用用完了的冷卻空氣有可能避免將額外的冷卻空氣供應(yīng)給定子熱防護(hù)件36以及給葉片護(hù)罩或外部葉片平臺34，因為用完了的空氣有效地封閉了腔體41?？傊?，所提出的冷卻方案具有以下優(yōu)點1.利用在導(dǎo)葉31中用完了的空氣來冷卻部件，尤其是冷卻外部葉片平臺34。2.不存在對用于冷卻定子熱防護(hù)件36的額外的空氣的需要。3.由屏43覆蓋的突出部44會產(chǎn)生冷卻空氣的連續(xù)的空氣層，這連同外部葉片平臺34的前齒52會封閉位于外部葉片平臺34的外側(cè)上的齒52之間的腔體41。4.所提出的在外部導(dǎo)葉平臺35上的突出部44的形狀有可能避免在導(dǎo)葉31和定子熱防護(hù)件36之間的接頭區(qū)域(見圖2中的A)內(nèi)有額外的冷卻空氣泄漏。5.用完了的空氣會穿透相鄰的定子熱防護(hù)件36之間的空隙而進(jìn)入背側(cè)腔體 42 (見圖幻，并且防止定子部件過熱。因而，具有突出部44的導(dǎo)葉31和用于經(jīng)使用的空氣的單獨的收集器46至48的結(jié)合，以及非冷卻式定子熱防護(hù)件36和具有形成于這些外部葉片平臺34的外部齒52之間的腔體41的兩叉式外部葉片平臺34的結(jié)合使得能夠設(shè)計出現(xiàn)代的高性能渦輪。
權(quán)利要求
1.一種軸向流類型的燃?xì)廨啓C(jī)(30)，包括具有交替的空氣冷卻式葉片(3 排和轉(zhuǎn)子熱防護(hù)件排的轉(zhuǎn)子，以及具有安裝在導(dǎo)葉承載件GO)上的交替的空氣冷卻式導(dǎo)葉(31)排和定子熱防護(hù)件(36)排的定子，其中，所述定子同軸地包圍所述轉(zhuǎn)子而在它們之間限定熱氣路徑(39)，使得所述葉片(3 排和定子熱防護(hù)件(36)排以及所述導(dǎo)葉(31)排和轉(zhuǎn)子熱防護(hù)件排分別彼此相對，并且導(dǎo)葉(31)排和沿下游方向的下一葉片(32)排限定渦輪級 (TS)，并且其中，所述葉片(32)在它們的尖部處設(shè)有外部葉片平臺(34)，其特征在于，在渦輪級(TS)內(nèi)提供了機(jī)構(gòu)(43-48)來將已經(jīng)用來冷卻所述渦輪級(TS)的所述導(dǎo)葉(31)的尤其翼型件的冷卻空氣引導(dǎo)到位于所述外部葉片平臺(34)和相對的所述定子熱防護(hù)件(36) 之間的第一腔體Gl)中，以保護(hù)所述定子熱防護(hù)件(36)抵抗熱氣，以及冷卻所述外部葉片平臺(34) 0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，所述外部葉片平臺(34)在它們的外側(cè)上設(shè)有沿周向方向延伸的平行齒(52)，并且所述第一腔體由所述平行齒(5 限定邊界。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)葉(31)各自包括外部導(dǎo)葉平臺(35)，所述引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(43-48)包括用于收集離開所述導(dǎo)葉翼型件的冷卻空氣的第二腔體(46)，并且所述引導(dǎo)機(jī)構(gòu)(43-48)進(jìn)一步包括用于將收集到的所述冷卻空氣沿徑向排到所述第一腔體Gl)中的機(jī)構(gòu)03，44)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，所述排出機(jī)構(gòu)(43，44)包括在所述外部導(dǎo)葉平臺(3 的后壁處的、沿朝向相鄰的外部葉片平臺(34)的流動方向疊置在第一齒(52)上的突出部04)，以及屏(43)，所述屏03)覆蓋所述突出部(44)，使得用于所述冷卻空氣的通道建立在所述突出部G4)和所述屏之間，所述通道終止在所述第一腔體 (41)的正上方的徑向槽口中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，所述第二腔體06)和所述排出機(jī)構(gòu)03，44)由多個孔05)連接，所述多個孔05)穿過所述外部導(dǎo)葉平臺(35)的后壁， 并且沿周向方向相等地間隔開。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中的任一項所述的燃?xì)廨啓C(jī)，其特征在于，所述第二腔體06) 通過凸肩G8)來與所述外部導(dǎo)葉平臺(3 的其余部分分開，并且所述第二腔體G6)由密封屏(47)封閉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軸向流類型的燃?xì)廨啓C(jī)，包括具有交替的空冷式葉片排和轉(zhuǎn)子熱防護(hù)件排的轉(zhuǎn)子及具有安裝在導(dǎo)葉承載件上的交替的空冷式導(dǎo)葉排和定子熱防護(hù)件排的定子，其中定子同軸地包圍轉(zhuǎn)子而在其之間限定熱氣路徑，使得葉片排和定子熱防護(hù)件排及導(dǎo)葉排和轉(zhuǎn)子熱防護(hù)件排分別彼此相對，且導(dǎo)葉排和沿下游方向的下一葉片排限定渦輪級，并且其中葉片在尖部處設(shè)有外部葉片平臺。冷卻空氣質(zhì)量流和泄漏的減少連同渦輪級內(nèi)的關(guān)鍵部件的改進(jìn)的冷卻和有效的熱保護(hù)通過這樣來實現(xiàn)在渦輪級內(nèi)提供機(jī)構(gòu)來將已用來冷卻導(dǎo)葉的翼型件的冷卻空氣引導(dǎo)到位于外部葉片平臺和相對的定子熱防護(hù)件之間的第一腔體中，以保護(hù)定子熱防護(hù)件抵抗熱氣及冷卻外部葉片平臺。
文檔編號F01D9/00GK102477873SQ20111040796
公開日2012年5月30日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者A·A·卡林, V·科斯特格 申請人:阿爾斯通技術(shù)有限公司