[發明專利]閉環蒸汽冷卻的渦輪機罩

有效

• 申請號: 200710092083.1
• 申請日: 2007-04-06
• 公開（公告）號: CN101050713A
• 公開（公告）日: 2007-10-10
• 發明（設計）人: C·A·巴爾格林;I·R·克洛克;S·W·特什;T·尼馬圖林
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01D25/12
• 分類號: F01D25/12;F01D9/02;F02C7/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 原紹輝;譚祐祥

技術領域

本發明一般地涉及對渦輪機罩的冷卻，且更特定地涉及閉環蒸汽 冷卻的燃氣渦輪機內罩。

背景技術

在燃氣渦輪機中的熱燃氣經常可能處于高于金屬部件的熔點的 溫度。為將熱燃氣包含在旋轉的渦輪機葉片的尖端上方，一般地需要 分段冷卻的靜止罩。因此需要建立冷卻方案以在運行期間保護這些部 件。

渦輪機罩經常通過傳導、沖擊冷卻、膜冷卻或它們的組合來冷卻。 一個冷卻方案在共同擁有的美國專利No.6,390,769中示出。如所示 出，此罩使用一系列四個沖擊冷卻的室。每個室具有焊接到內罩鑄件 的沖擊隔板。此裝置提供了對于蒸汽冷卻劑的受控的路徑和分配，使 其噴射到燃氣路徑壁的背側、被收集且然后在室的每個內重復。雖然 此方法對于冷卻有效，但罩具有許多零件和伴隨的制造過程步驟。在 此通過參考合并美國專利No.6,390,769。

因此，存在對于以簡化的制造方法和技術提供了有效的冷卻的改 進的內罩的希望。罩不應降低渦輪機作為整體的總效率。

發明內容

本申請因此描述了用于燃氣渦輪機的閉環內罩組件。罩組件可以 包括罩主體、覆蓋板、通過覆蓋板到罩主體的入口、通過罩主體的蜿 蜒通道和從罩主體到覆蓋板的出口。

罩組件進一步可以包括施加到罩主體的內涂層。內涂層可以包括 多個陶瓷和金屬層。內涂層可以包括用于保護罩主體不直接暴露于熱 燃氣的熱屏障涂層，且可以包括等離子體噴射施加。

罩主體可以包括單晶超耐熱合金金屬或等軸鎳基超耐熱合金金 屬。罩主體通過內芯鑄造制成。罩主體可以包括蒸汽入口腔和出口腔。 覆蓋板可以包括鈷基合金。

蜿蜒通道可以包括多個大約九十度的轉彎。蜿蜒通道可以包括預 先確定的尺寸用于其內的平滑的且良好地分布的蒸汽流，且蜿蜒通道 也可以包括多個平行的路徑。蜿蜒通道可以在其內包括多個湍流器。

本申請進一步描述了用于燃氣渦輪機的閉環內罩組件。罩組件可 以包括罩主體、覆蓋板、通過覆蓋板到罩主體的入口、和通過罩主體 的蜿蜒通道。蜿蜒通道可以包括多個大約九十度的轉彎。

蜿蜒通道可以包括預先確定的尺寸用于其內的平滑的且良好地 分布的蒸汽流，且蜿蜒通道也可以包括多個平行的路徑。蜿蜒通道可 以在其內包括多個湍流器。

對本領域一般技術人員，本申請的這些和其他特征將通過結合附 圖和附帶的權利要求書閱讀如下的詳細描述變得顯見。

附圖說明

圖1示出了如在此所描述的罩組件的透視圖；

圖2是如使用在圖1的罩組件內的內罩鑄件的透視圖；

圖3是使用于造成圖2的內罩鑄件的通道的內芯的透視圖；

圖4是圖3中所示的內芯的下側的透視圖；

圖5是圖1的罩組件的剖視透視圖，圖中示出了由圖3和圖4的 陶瓷芯造成的通道。

具體實施方式

現在參考附圖，其中在所有數個視圖中同樣的數字指示同樣的元 件，圖1圖示了如在此描述的罩組件100。罩組件100可以繞常規的 一級葉片或類似類型的前方渦輪機級定位。罩組件100可以與渦輪機 殼界面和鉤噴嘴界面或外罩殼體(未示出)相關。雖然蒸汽將被描述 為在此使用的冷卻介質，但罩組件100可以使用任何冷卻介質的類 型。

罩組件100可以包括內罩主體110、內涂層120和覆蓋板200。 罩主體110可以由單晶超耐熱合金金屬、等軸鎳基超耐熱合金金屬或 類似類型的具有良好的高溫冶金特性的材料制成。罩主體110可以通 過使用陶瓷內芯170的鑄造方法制成，以造成內流道180。內涂層120 可以由陶瓷和金屬層二者制成，或由可以抵抗長期非常高溫環境且提 供了罩主體110和熱燃氣之間的熱屏障的類似類型的材料制成。覆蓋 板200可以由具有很好的磨損特性的超耐熱合金金屬制成，例如鈷基 合金，且可以通過鑄造方法制成或完全地加工成形。罩主體110和覆 蓋板200可以通過電子束焊接、釬焊或類似的技術結合。內涂層120 可以作為高溫等離子體噴射施加。內涂層120的使用是選擇的。