[發明專利]模塊化葉片或導葉及具有這種葉片或導葉的燃氣渦輪

有效

• 申請號: 201310502614.5
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103696810A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: H·布蘭德
• 申請（專利權）人: 阿爾斯通技術有限公司
• 主分類號: F01D5/14
• 分類號: F01D5/14;F01D5/18;F01D9/02;F01D25/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;嚴志軍

技術領域

本發明涉及燃氣渦輪的技術。其指的是根據權利要求1的前序部分的模塊化葉片或導葉。其進一步指的是具有這種葉片或導葉的燃氣渦輪。?

背景技術

燃氣渦輪中不斷增大的熱氣溫度要求使用特殊的材料和/或設計(例如冷卻方案)以防止過度使用冷卻空氣。特殊材料和/或設計的使用借助于部件的主結構的嵌入件和/或插入件部分地完成。?

用于燃氣渦輪發動機的翼型件的近壁冷卻方案在文獻US5720431中公開。公開的翼型件包括翼型件中弦區域中的雙壁構造，其中，多個徑向供給通道在內壁與外壁之間限定在翼型件的每一側。徑向延伸的中心供給腔限定在兩個內壁之間。翼型件的后緣包括具有兩個外壁的常規單壁構造，其中，兩個外壁限定在其間的連續的后緣通道。?

不利地，該翼型件在后緣中的雙壁構造之間的交界區域提供應力狀態。另外，本領域中的經驗教導這種近壁冷卻方案的產出率在商業上不可行。?

文獻WO2011058043A1提出在基材中使用插入件(特殊材料和/或設計)來滿足燃氣渦輪的熱氣路徑中的特殊要求。作為該文獻的圖4的復制品的圖1a示出了模塊化渦輪葉片10，其中，由不同材料制成的附加部件與中心翼型件11接合，所述附加部件包括前緣13、后緣15和葉片末端12。為了減小熱膨脹系數不同的構件之間的應力，緩沖層14可設置在前緣部件13與中心翼型件11之間。?

因此，葉片翼型件的特別加載區域可關于材料設計成與其余區域不同。中心翼型件11以及邊緣13和15在它們的下端部處進入平臺?16，平臺16確定了熱氣通路的邊界并且保護下方的葉根17。?

然而，該已知解決方案基于翼型件具有其根部和平臺而其余單獨元件具有單獨安裝器件的設計。與不同材料的區域之間的過渡部相關的不連續性暴露于在葉片翼型件的區域中占主導地位的極端溫度條件。?

文獻EP2189626A1公開了另一種模塊化轉子葉片布置20(尤其是用于燃氣渦輪)，其可緊固在葉片載體上并且在任何情況下包括葉片翼型件元件21和平臺元件22，其中，葉片排的平臺元件形成連續的內圍帶。利用這種葉片布置，在整個使用期限內通過使葉片翼型件元件21和平臺元件22形成為單獨元件和在任何情況下能夠單獨地緊固在葉片載體上而實現機械分離。根據該布置的一個構造(見圖1b)，葉片布置20包括空氣動力學上有效的翼型件21、在底部處鄰接翼型件21并被平臺元件22遮蔽的柄部23，以及在底部處鄰接柄部23的葉根24，其中，葉根24設置用于將翼型件元件21緊固在葉片載體上。葉片翼型件元件21可由以不同材料組成的不同區段構成。例如，前緣和后緣由與翼型件其余部分的材料不同的材料組成。?

平臺元件22具有翼型件元件21延伸穿過其的貫通開口25。通過該手段，由不同材料組成的區段向下延伸到被平臺元件22遮蔽的葉片翼型件元件的區域中。不同材料的區域之間的過渡部接著不暴露于在熱氣路徑的區域中直接占主導地位的極端溫度條件。平臺-翼型件過渡區域中的應力水平顯著地降低。?

發明內容

本發明的目的是提供一種模塊化燃氣渦輪葉片或導葉，其中，單獨的構件以改進葉片或導葉的機械穩定性和完整性的方式布置，并且另外，本發明應當實現利用較少量的冷卻介質的葉片或導葉的改進內部冷卻。?

本發明的另一個目的是提供一種具有這種葉片或導葉的燃氣渦輪。?

該目的和其它目的借助于獨立權利要求的主題達到。有利的實施例在從屬權利要求中給出。?

本發明的一個方面提供一種用于燃氣渦輪的模塊化葉片或導葉，其基本上包括以下模塊化構件：?

平臺元件，其具有限定平臺水平的平面或輪廓表面和其中的貫通開口，?

翼型件，其延伸穿過平臺元件，?

翼型件具有：?

承載結構，其沿著翼型件的縱向軸線延伸，具有用于緊固在燃氣渦輪的葉片或導葉載體上的根部，具有末端部分，并且具有至少一個從翼型件的根部延伸到末端部分的內部通道；?

空氣動力形外殼，其在承載結構上面以一距離延伸并且限定翼型件的外表面，?

縱向延伸間隙，其位于承載結構與外殼之間，?

承載結構中的許多通孔，其用于將冷卻介質從內部通道引導到間隙中，?

其中?

平臺元件的平臺水平之下的區域中的第一接合部將外殼集成地接合于所述承載結構，并且?

至少一個在外殼與承載結構之間的附加接合部是形式配合接合部，其允許在外殼與承載結構之間在縱向方向上的相對移動。?