[發(fā)明專利]用于渦輪機(jī)的環(huán)形的流動(dòng)通道區(qū)段

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201080028247.4
• 申請日: 2010-06-15
• 公開（公告）號: CN102803658A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 法蒂·艾哈邁德
• 申請（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號: F01D11/00
• 分類號: F01D11/00;F01D9/04
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 張春水;田軍鋒

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(dòng)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(dòng)通道中的葉身，其中，流動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)通道區(qū)段中流動(dòng)的熱氣尤其可靠地并且安全地被引導(dǎo)，而在限定流動(dòng)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(dòng)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，即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(dòng)通道區(qū)段沒有減小該環(huán)形的流動(dòng)通道區(qū)段的通流橫截面。

裝入到根據(jù)本發(fā)明的流動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)通道中流動(dòng)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(dòng)通道中。