專利名稱：渦輪裝置和燃氣渦輪發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及渦輪機特別是燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪裝置。
背景技術：
在傳統(tǒng)的燃氣渦輪發(fā)動機中，氣體(例如大氣空氣)在發(fā)動機的壓縮機區(qū)段中被壓縮，隨后流動到燃燒區(qū)段，在燃燒區(qū)段中，燃料被添加、混合和燃燒?，F(xiàn)在高能量的燃燒氣體于是被引導至渦輪區(qū)段，能量在該渦輪區(qū)段被取出并被應用于產(chǎn)生軸的旋轉運動。渦輪區(qū)段包括多行交替的不旋轉的定子導流片和可運動的轉子葉片。每一行定子導流片將燃燒氣體以優(yōu)選的進入角引導至下游行的轉子葉片。這些成行的轉子葉片然后將執(zhí)行旋轉運動，從而引起至少一個軸回轉，該軸可驅動位于壓縮機區(qū)段內(nèi)的轉子和/或發(fā)電機。
燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪區(qū)段的已知噴嘴導流片組件可包括沿圓周延伸的一組成角度分隔開的翼面。內(nèi)外平臺構件與翼面分離，并且每個平臺構件可包括內(nèi)外表層(skin)。表層可具有翼面成型孔口，翼面突出穿過這些孔口。內(nèi)表層用于限定穿過組件的氣體流的相應邊界。由于在渦輪區(qū)段內(nèi)可能出現(xiàn)高溫，因而外表層可被提供有大量的沖擊冷卻孔口。通過使高壓冷卻流體流過這些孔口并沖擊內(nèi)表層，可提供內(nèi)表層的有效冷卻。與此類似的噴嘴導流片被限定在專利US 4，300, 868中。
進行冷卻的原因是因為在渦輪流動管道中具有非常高的溫度。暴露于熱氣體的平臺的表面承受劇烈的熱效應。為了冷卻平臺，具有穿孔的壁元件可被布置在平臺的背離熱氣體的表面前方。冷卻空氣經(jīng)由壁元件中的孔而進入，并沖到平臺的背離熱氣體的表面。這實現(xiàn)了平臺材料的有效沖擊冷卻。
除平臺之外，一般還要冷卻翼面，例如通過將冷卻空氣注入到翼面的中空內(nèi)部來進行冷卻。
一圈導流片可通過多個導流片節(jié)段而被布置。包括內(nèi)平臺、外平臺和至少一個翼面的節(jié)段可被鑄造成單一件。用于沖擊的板作為分離工件可隨后被裝配到鑄造節(jié)段。
替代性地，根據(jù)US 6，632，070B1，平臺也可包括若干工件。平臺可具有所謂的分離區(qū)域，其可被實現(xiàn)成分離部件。分離區(qū)域可被布置有多個冷卻凹窩，它們由具有沖擊冷卻開口的沖擊冷卻片覆蓋，從而使得冷卻空氣的射流能夠沖到冷卻凹窩的表面。
根據(jù)美國專利US 5，743，798A，沖擊板可靠置在噴嘴節(jié)段的臺階上。對于每個翼面，似乎需要分離的噴嘴節(jié)段。對每個噴嘴節(jié)段提供多個沖擊板，以便單獨被放置在多個隔間中。隔間通過內(nèi)部橫桿被分開，內(nèi)部橫桿具有彼此流體連通的開口。翼面流體入口或流體出口的邊沿被升高，從而使得入口突出在沖擊板上方，并且使得小的通孔穿過邊沿，以便允許沖擊流體從隔間進入到中空翼面。顯然，這需要裝配大量的小段沖擊板。
本發(fā)明的一個目的是要提供用于渦輪噴嘴節(jié)段的冷卻特征，從而使得可靠地進行翼面和平臺的冷卻。此外，額外的目標是要具有易于裝配的相當簡單的設計。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明試圖減少或減輕這些缺點。
此目標通過獨立權利要求來實現(xiàn)的。從屬權利要求描述了本發(fā)明的有利的改進和修改。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種渦輪裝置:包括第一平臺、第二平臺、多個翼面以及沖擊板。所述多個翼面中的每一個在所述第一平臺或護罩與所述第二平臺或護罩之間延伸，所述第一平臺和所述第二平臺形成主流體路徑的一個區(qū)段。特別地，本發(fā)明可涉及渦輪導流片組件或渦輪導流片節(jié)段，其中形成環(huán)形管道的多個節(jié)段包括一組翼面，熱的工作流體穿過管道與平臺和翼面接觸。根據(jù)本發(fā)明，第二平臺具有與所述主流體路徑相對的表面，該表面具有多個凹部，所述凹部由凸起的邊緣或凸緣圍繞，所述邊緣對可安裝的沖擊板提供支撐。所述邊緣被形成為第一封閉環(huán)圈和第二封閉環(huán)圈，所述第一封閉環(huán)圈圍繞所述多個凹部中的第一凹部并進一步圍繞所述多個翼面中第一翼面的第一孔口，所述第二封閉環(huán)圈圍繞所述多個凹部中的第二凹部并進一步圍繞所述多個翼面中第二翼面的第二孔口，從而使得，所述邊緣的一部分在所述第一凹部與所述第二凹部之間限定了用于阻擋冷卻流體的連續(xù)屏障，并且使得，所述屏障形成用于所述沖擊板的中心區(qū)域的配合表面。
所述屏障可被視為是流動阻擋器或竄流阻擋器或流體屏障，用于完全阻擋可能以其他方式沿著所述第二平臺的表面而發(fā)生的冷卻流體流。因而，所述屏障將所述第一凹部和所述第二凹部彼此分離。
“封閉環(huán)圈”指的是在邊緣中不存在孔口、通道或切口。
當被裝配時，所述沖擊板可被安裝在所述邊緣的頂上。所述邊緣可具有平坦表面，其中所述平坦表面被定位在圓柱形面(cylindrical plane)中，以便形成用于所述沖擊板的配合表面。
因而，所述邊緣可與配合的沖擊板連續(xù)接觸。所述邊緣可以是齊平的。
所述沖擊板可被布置成使得所述多個凹部的表面在操作期間經(jīng)由沖擊冷卻而被冷卻。所述沖擊板可提供多個小孔，冷卻流體(特別是冷卻空氣)能夠穿過這多個小孔，從而使得它們將沿基本上垂直的方向來沖擊到相對的表面。
所述沖擊板可特別被設定尺寸成使得單件式?jīng)_擊板可覆蓋所述第一凹部和所述第二凹部。
如前所限定的，所述渦輪裝置可特別地為多翼面節(jié)段，例如每段上具有兩個翼面。換言之，所述第一平臺、所述第二平臺和所述多個翼面可被建造成單一件式渦輪噴嘴導流片節(jié)段。
在這類多導流片節(jié)段上，尤其是當平臺沖擊流體進一步用于額外地從內(nèi)部冷卻翼面時，每一翼面的流動分離通常難以控制或預測。這通過本發(fā)明的具有屏障的渦輪裝置而被改善，所述屏障限制了提供到第一凹部的沖擊流體以使其連續(xù)流動到第一翼面的孔口中，但不允許通往第二翼面的孔口的竄流。
本發(fā)明對于下述構造尤其有利，在這些構造中，翼面內(nèi)的翼面沖擊管不具有獨立的冷卻流體源，和/或不存在將經(jīng)由沖擊板提供的冷卻流體在沖擊待冷卻表面之后排放到主流體路徑中的額外通道。
根據(jù)本發(fā)明，所述屏障形成了用于所述沖擊板的中心區(qū)域的配合表面。因而，所述屏障能夠用作所述沖擊板的額外支撐，由此避免所述沖擊板的塌陷?？紤]到一旦裝配到所述渦輪裝置則可能隨后遵循圓柱體節(jié)段形式的所述沖擊板的基本平坦長方體形狀，所述沖擊板的中心區(qū)域可以是在長方體的兩個相對端之間的基本一半長度距離處的區(qū)域。
應注意，所述沖擊板可以基本上是平坦的，例如由金屬板片形成，但這不應意味著不能存在類似肋的延伸部。其可以是局部擠壓的鋸齒部，例如使其更具剛性。剛性肋與完全平坦的沖擊板相比可能會略微改變沖擊高度。
在一個進一步的優(yōu)選實施例中，所述第一凹部可包括用于冷卻所述第一翼面的內(nèi)部的至少一個第一孔口，和/或所述第二凹部可包括用于冷卻所述第二翼面的內(nèi)部的至少一個第二孔口。所述第一孔口可具有升高的第一邊沿，所述第一邊沿被配置成具有的高度小于所述邊緣的高度，和/或所述第二孔口可具有升高的第二邊沿，所述第二邊沿被配置成具有的高度小于所述邊緣的高度。所述高度可被定義成從相應的凹部的表面分別距所述邊沿或邊緣的定表面的距離，所述距離沿垂直于所述凹部的表面的方向進行測量。一旦被裝配到燃氣渦輪發(fā)動機中，所述高度代表沿旋轉軸線方向得到的徑向距離。
利用此特征，沖擊的冷卻流體可持續(xù)流動到中空翼面的內(nèi)部用于冷卻這些翼面。另外，所述沖擊板可提供與翼面的孔口相對的孔，其具有的直徑大于沖擊孔，從而進一步，非沖擊流體也能夠被提供到翼面的內(nèi)部。因而，直接提供到翼面的冷卻流體與沖擊的冷卻流體將混合。
如前所述，所述渦輪裝置特別是環(huán)形的渦輪噴嘴導流片裝置。所述第一平臺可被配置成基本上是一段第一圓柱體的形式，所述第二平臺可被配置成基本上是一段第二圓柱體的形式，所述第二圓柱體與所述第一圓柱體圍繞軸線同軸布置。所述第一和第二平臺可各自具有軸向尺寸和圓周尺寸或膨脹部，即，它們沿軸向方向和圓周方向跨越。
所述第一和第二平臺甚至皆可形成多段截錐形錐體。這些錐體可被同軸地布置。
平臺甚至可以不具有平坦的表面，但兩個平臺可顯示出會聚區(qū)段然后是沿軸向方向的發(fā)散區(qū)段。在其他實施方式中，兩個平臺可沿軸向方向連續(xù)發(fā)散。所有這些實施方式可被視為落入本發(fā)明的范圍，即使在下文中或許僅僅解釋了這些構造中最簡單的一只構造。
所述沖擊板將靠置在其上的邊緣可特別地包括沿圓周方向的第一升高部、沿圓周方向的第二升高部、沿軸向方向的第三升高部和沿軸向方向的第四升高部，所有升高部形成了用于所述沖擊板的邊界區(qū)域的配合表面。對于邊界區(qū)域，指的是所述沖擊板的最大表面上的矩形區(qū)域，其起始于所述沖擊板的窄端面并沿該表面持續(xù)一個短的距離。
在一個優(yōu)選實施例中，所述屏障可基本上指向軸向方向并形成用于所述沖擊板的中心區(qū)域的配合表面。一旦所述沖擊板被裝配到所述第二平臺，則所述屏障將阻擋從一個凹部到另一個凹部的沖擊流體流。特別地，所述屏障可包括彎曲部，所述彎曲部基本上平行于所述第一翼面和/或所述第二翼面的定向。
在一個實施例中，所述第二平臺可包括沿所述第二平臺的第一軸向端方向的第一凸緣和沿所述第二平臺的第二軸向端方向的第二凸緣，所述屏障基本上橫跨在所述第一凸緣與所述第二凸緣之間。另外，所述沖擊板可占據(jù)兩個凸緣之間的所有空間。
如已先前所示，除了控制冷卻流體流，所述邊緣可對所述沖擊板提供支撐。在一個優(yōu)選實施例中，所述邊緣可對所述沖擊板提供唯一支撐。在所述凹部的將與所述沖擊板接觸的區(qū)域中可不存在另外的肋。換言之，所述邊緣被配置成使得所述沖擊板一旦裝配到所述第二平臺，則相對于所述凹部被連續(xù)升高，以便除了在支撐邊緣處外，形成用于沖擊冷卻的增壓腔。
本發(fā)明還涉及一種完整的渦輪噴嘴，其包括多個本發(fā)明的渦輪裝置。此外，本發(fā)明涉及燃氣渦輪發(fā)動機的完整的渦輪區(qū)段，其至少包括具有多個本發(fā)明渦輪裝置的渦輪噴嘴。另外，本發(fā)明還涉及一種燃氣渦輪發(fā)動機，特別是固定不動的工業(yè)用燃氣渦輪發(fā)動機，其包括具有如前所述的多個渦輪裝置的至少一個導流片環(huán)。
在一個優(yōu)選實施例中，在這種燃氣渦輪發(fā)動機操作期間，由所述第一凹部和相對的沖擊板限定的第一空間或增壓腔可與所述第一翼面的中空主體流體連通，由所述第二凹部和所述相對的沖擊板限定的第二空間可與所述第二翼面的中空主體流體連通。
該流體連通將被實現(xiàn)為使得，在操作期間，經(jīng)由一個沖擊板的孔引導至所述第一凹部的沖擊冷卻流體連續(xù)流動到所述第一翼面的中空主體。
所述第一空間和/或所述第二空間可基本上不具有通過所述第二平臺進入到所述主流體路徑的通道，從而使得全部量的沖擊冷卻流體將最終進入到所述第一翼面的中空主體。
應再次提到的是，在一個優(yōu)選實施例中，單一沖擊板將覆蓋所述第一凹部和相鄰的第二凹部。
即使是針對可能為徑向外平臺的所述第二平臺解釋了大多數(shù)特征，但各特征可替代性地或附加地適用于徑向內(nèi)平臺。
應注意，已參照不同主題描述了本發(fā)明的實施例。特別地，參照設備類型權利要求描述了一些實施例，參照方法類型權利要求描述了其他實施例。然而，本領域技術人員根據(jù)上文和下文的描述應知曉，除非另有說明，否則，除了屬于一種類型主題的各特征的任一組合之外，與不同主題有關的各特征之間的任一組合，特別是設備類型權利要求的各特征與方法類型權利要求的各特征之間的任一組合，都應被視為已被本申請公開。
根據(jù)下文將描述的實施例，本發(fā)明上文限定的各方面以及進一步的各方面將變得清楚明了，并且參照這些實施例對本發(fā)明上文限定的各方面以及進一步的各方面進行解釋。


現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實施例，這僅僅是出于示例的目的，附圖中: 圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術的兩種不同類型的渦輪導流片組件的透視圖； 圖2示出了渦輪導流片組件的圓形排列； 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的帶有沖擊板的渦輪導流片裝置的透視圖； 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的不帶沖擊板的渦輪導流片裝置的透視圖。
附圖中的圖示是示意性的。要說明的是，對于不同附圖中相似或相同的元件，將使用相同的附圖標記。
一些特征以及特別是一些優(yōu)點將針對裝配好的燃氣渦輪進行解釋，但顯而易見的是，各特征還能夠應用于燃氣渦輪的單個部件，但僅在裝配好時以及操作期間表現(xiàn)出所述的優(yōu)點。但是，當通過處于操作期間的燃氣渦輪進行解釋時，所有的細節(jié)都不應被局限于操作中的燃氣渦輪。
下文將使用用語“內(nèi)”和“外”、“上游”和“下游”，即使這些用語僅在裝配好和/或正在操作的燃氣渦輪中才有意義?？紤]到具有旋轉軸線(轉子部分將圍繞旋轉軸線回轉)的燃氣渦輪，“內(nèi)”指的是沿著朝向軸線的方向徑向向內(nèi)，“外”指的是沿著遠離軸線的方向徑向向外?！吧嫌巍被颉扒皩А北挥脕硐鄬τ谥髁黧w流描述那些先于處于“下游”或“尾隨”位置的部分被主流體沖擊到的部分。當談到渦輪區(qū)段時，軸向方向可與主流體流的下游方向一致。
具體實施方式
現(xiàn)在參照圖1A，其引自美國專利公布US 7，360，769B2，示出了一個渦輪導流片裝置100，該渦輪導流片裝置包括兩個翼面400、第一平臺200和第二平臺300。根據(jù)該圖，它們看起來可能是通過鑄造而被建造成一個單一件。
在操作期間，用于冷卻的空氣可被提供至翼面400的中空內(nèi)部。冷卻特征可存在于翼面400的內(nèi)部?？諝饪山?jīng)由多個冷卻孔402而離開，其可對翼面400的外殼提供薄膜冷卻。一部分空氣還可在尾隨邊緣區(qū)域中從翼面排放。
圖1B示出了與US 2010/0054932 Al所公開的不同類型的僅具有單一翼面400的渦輪導流片裝置100。渦輪導流片裝置100此外還包括第一平臺200和第二平臺300。第二平臺300具有三個孔口 401，其為冷卻空氣提供通往翼面400的中空內(nèi)部的入口。冷卻流體流由箭頭50表示。燃燒和加速的空氣氣體混合物的主流體流50由箭頭40表示。
根據(jù)圖1A和IB的渦輪裝置100被構造成一段環(huán)形流體管道。圖2示出了從軸向位置圍繞燃氣渦輪發(fā)動機的渦輪區(qū)段的軸線A布置的如圖1B限定的多個這些節(jié)段。軸線A將垂直于圖面。如將在圖2中可見，屬于徑向向內(nèi)平臺的第一平臺200和屬于徑向向外平臺的第二平臺好像是同心圓。多個渦輪裝置100形成環(huán)形通道，主流體將經(jīng)過該環(huán)形通道。
基于圖1和圖2的構造，在圖3和圖4中以透視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的作為渦輪裝置的本發(fā)明的噴嘴導流片節(jié)段I。所示的噴嘴導流片節(jié)段I基于圖1所公開的構造，被鑄造為具有第一平臺2、第二平臺3和兩個翼面，兩個翼面為僅在圖4A中由翼面形式的孔口8A表示的第一翼面4A和第二翼面4B。如前所述，噴嘴導流片節(jié)段I為渦輪導流片級的一個區(qū)段，其將被裝配到完整的環(huán)形環(huán)，該完整的環(huán)形環(huán)類似于圖2所示的環(huán)形環(huán)。
在圖3中，噴嘴導流片節(jié)段I的構造被顯示為具有附接的沖擊板7，如裝配好時所呈現(xiàn)的那樣。圖4示出了不具有附接的沖擊板7的完全相同的噴嘴導流片節(jié)段I。因而，在下文中，所有描述適用于圖3和圖4。
主流體流由箭頭40表示，因而，翼面4A和4B的前導邊緣處于左側(在附圖中不可見)，翼面4B、4B的尾隨邊緣處于右側(僅翼面4B的尾隨邊緣在附圖中可見)。
在圖4中由矢量a、c、r表示坐標。矢量a代表平行于裝配的燃氣渦輪的旋轉軸線(在圖2中由A表示)的軸向方向。代表徑向方向的矢量r根據(jù)該旋轉軸線而得到。矢量c代表正交于軸向方向和徑向方向的圓周方向。
在下文中，將聚焦于第二平臺3，其為徑向外平臺。附加地或替代性地，多數(shù)描述也可適用于屬于徑向內(nèi)平臺的第一平臺2。
第二平臺3包括第一凸緣15A和第二凸緣15B。這些凸緣15A和15B可限定用于沖擊板7的軸向空間。
如圖4所示，第二平臺3的與主流體路徑相對的表面包括第一凹部5A和第二凹部5B，凹部5A、5B由凸起的邊緣6圍繞。邊緣6為可安裝的沖擊板7提供支撐。邊緣6包括與凸緣15A、15B平行并相鄰設置的區(qū)段。邊緣6的其他部分將沿著第二平臺3的兩個圓周端。而且，屏障9將是邊緣6的一部分，其為凹部5A和5B的分割壁并基本上形成凸緣15A和15B之間的軸向連接部。
邊緣6被形成為圍繞第一凹部5A并進一步圍繞第一翼面4A的第一孔口 8A的第一封閉環(huán)圈，第一孔口 8A為冷卻流體進入第一翼面4A的內(nèi)部的入口。邊緣6另外被形成為圍繞第二凹部5A并進一步圍繞第二翼面4B的第二孔口 SB的第二封閉環(huán)圈。每一個封閉環(huán)圈的一部分為凹部5A與5B之間的公共壁，即屏障9。屏障9特別不具有間隙、孔、凹部，但被構造成第一凹部5A與第二凹部5B之間的連續(xù)屏障9，用于阻擋以其他方式沿著凹部5A、5B的表面流動的冷卻流體。
邊緣6提供處于該邊緣頂上的平坦邊緣表面10，使得沖擊板7將靠置在此平坦表面上。屏障9與邊緣6的其他部分具有相同的徑向高度。因此，屏障9從第二凹部5B上方的一個增壓腔密封第一凹部5A上方的另一增壓腔，從而阻擋冷卻流體竄流。而且，屏障9在沖擊板7的更為中心的區(qū)域中對沖擊板7提供支撐。這提供了沖擊板7的穩(wěn)定性。
沖擊板7的將與第二平臺3直接接觸的部分在圖3中由虛線框示出，靠近沖擊板7的邊界的區(qū)段為邊界區(qū)域13。經(jīng)由屏障9的支撐區(qū)域由屏障接觸區(qū)域18表示，其同樣由虛線示出。
邊緣6的第一封閉環(huán)圈包括一部分第一升高部6A、屏障9、一部分第二升高部6B和第四升高部6D。邊緣6的第二封閉環(huán)圈包括一部分第一升高部6A、第三升高部6C、一部分第二升高部6B和屏障9。第一和第二升高部6A、6B為在圓周方向c上靠近凸緣15A和15B的脊部。第三和第四升高部6C、6D為在軸向方向a上沿著噴嘴導流片節(jié)段的圓周端的脊部。
應注意，從凹部5A、5B通過第二平臺3或在兩個相鄰平臺3之間進入到主流體路徑不再存在其他通道。而且，應考慮到，沒有冷卻流體能夠經(jīng)由第二平臺3的軸向端進入主流體路徑。所有的沖擊冷卻流體在沖擊凹部5A、5B的表面之后將持續(xù)其流動而進入翼面4A、4B的孔口 8A或8B。第一孔口 8A可由第一邊沿12A構成，第二孔口 8B可由第二邊沿12B構成。這些邊沿12A、12B的徑向高度小于邊緣6或屏障9的徑向高度，從而沖擊板7將不再與邊沿12A、12B物理接觸。在邊沿12A、12B與沖擊板7之間將存在空間，從而沖擊冷卻流體能夠越過邊沿12A、12B而進入到孔口 8A、8B，并進一步進入翼面4A、4B的中空內(nèi)部。
沖擊板7可包括多個沖擊孔16。另外，為了內(nèi)部導流片的冷卻，可專門設置較大的孔，如入口 17。因而，經(jīng)由入口 17提供的冷卻流體將與從凹部5A、5B的表面改變方向的沖擊冷卻流體混合。
應注意，可存在具有公共冷卻空氣源的單一冷卻流體供應，其將影響所有的孔16和所有的入口 17。對于孔16和入口 17可不存在獨立的冷卻流體供應。任選地，可存在獨立的冷卻流體供應。
由于屏障阻擋平行于凹部5A、5B的表面的所有冷卻流體，因而屏障9允許控制冷卻流體的流體流。屏障9可特別位于由虛線所示的中心區(qū)域11中。此中心區(qū)域11基本在噴嘴導流片節(jié)段I的圓周長度的一半距離處的區(qū)域。其為圓周中間部分。
屏障9可以是完全筆直的，特別是在軸向方向上。在另一實施方式中，如圖4所示，屏障9可基本為筆直區(qū)段，在下游(如從主流體流觀察)隨后是屏障9的彎曲部14。因而，屏障9可以是彎曲的，其可基本上對應于翼面4A、4B和孔口 8A、8B的形式。
利用渦輪噴嘴導流片節(jié)段，能夠得以解決沖擊板承受來自空氣壓力的負載以及由于高溫而導致的物質特性的損失的問題。關于“負載”，沖擊板通常在外側上使空氣處于高壓，在靠近噴嘴的一側上使空氣處于低壓?？諝鈮毫Φ牟煌僧a(chǎn)生負載。用語“負載”關于來源于板的任一側的壓差而使用。由于力，在噴嘴的方向上可能出現(xiàn)板的彎曲，但此彎曲可通過本發(fā)明而被克服。關于“物質特性的損失”，其與高溫造成的物質強度的減少有關。應注意，渦輪噴嘴和周圍的部件由于燃燒氣體而處于高溫。因此，沖擊板也處于更高的溫度。沖擊板的物質通常由于此更高的操作溫度而更薄弱。
在沒有本發(fā)明的情況下，沖擊板當被較差地支撐在單個增壓腔上方時可容易塌陷。在類似圖3和圖4所示的具有用于冷卻翼面的平臺沖擊空氣的多個導流片節(jié)段上，對每一個翼面的流動分離可能難以控制可/或預測。在現(xiàn)有技術構造中，導流片沖擊管可具有獨立的空氣源。來自沖擊板的冷卻空氣流動可直接排放到主氣體流動。這允許通過設計對沖擊板提供足夠支撐。
根據(jù)依據(jù)圖3和圖4的優(yōu)選實施例，作為噴嘴節(jié)段鑄造上的翼面之間的中心支撐的屏障9可被實施成用于支撐沖擊板7以及用于對各個翼面4A、4B提供供應的更為可控的流動分布。此設計允許更好的沖擊板支撐和更為受控的流動分布。
即使在附圖中未顯示，本發(fā)明的實施例并不排除在第二平臺3中存在薄膜冷卻孔口，其將通過沖擊板進入凹部5A、5B的少量空氣轉向，以便冷卻平臺3的主流體路徑。
優(yōu)選地，第一平臺2、第二平臺3和多個翼面4A、4B被建造成單一件渦輪導流片節(jié)段。此渦輪噴嘴導流片節(jié)段特別地可被鑄造而成。多個這些渦輪噴嘴導流片節(jié)段將形成燃氣渦輪流動路徑的整個環(huán)。
權利要求
1.一種渦輪裝置(I)，包括: 第一平臺(2)； 第二平臺(3)； 多個翼面(4A、4B)， 所述多個翼面(4A、4B)中的每一個在所述第一平臺(2)與所述第二平臺(3)之間延伸，所述第一平臺和所述第二平臺(3)形成主流體路徑的一個區(qū)段； 沖擊板(7); 其中所述第二平臺(3)具有與所述主流體路徑相對的表面，該表面具有多個凹部(5A、5B)，所述凹部(5A、5B)由凸起的邊緣(6)圍繞，所述邊緣(6)為可安裝的沖擊板(7)提供了支撐， 其特征在于 所述邊緣(6)被形成為: 第一封閉環(huán)圈，所述第一封閉環(huán)圈圍繞所述多個凹部(5A、5B)中的第一凹部(5A)并進一步圍繞所述多個翼面(4A、4B)中第一翼面(4A)的第一孔口(8A)，以及 第二封閉環(huán)圈，所述第二封閉環(huán)圈圍繞所述多個凹部(5A、5B)中的第二凹部(5B)并進一步圍繞所述多個翼面(4A、4B)中第二翼面(4B)的第二孔口(SB)， 從而使得，所述邊緣(6)的一部分在所述第一凹部(5A)與所述第二凹部(5B)之間限定了用于阻擋冷卻流體的連續(xù)屏障(9 )，并且 使得，所述屏障(9)形成用于所述沖擊板(7)的中心區(qū)域(11)的配合表面。
2.根據(jù)權利要求1所述的渦輪裝置(1)，其特征在于 所述邊緣(6)具有平坦表面(10)，其中所述平坦表面(10)被定位在基本上圓柱形面中，以便形成用于所述沖擊板(7)的配合表面。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的渦輪裝置(I)，其特征在于 所述第一平臺(2)、所述第二平臺(3)和所述多個翼面(4A、4B)被建造成單件式渦輪噴嘴導流片節(jié)段。
4.根據(jù)前述權利要求任一項所述的渦輪裝置(I)，其特征在于 所述第一凹部(5A)包括用于冷卻所述第一翼面(4A)內(nèi)部的至少一個第一孔口(8A)，和/或所述第二凹部(5B)包括用于冷卻所述第二翼面(4B)內(nèi)部的至少一個第二孔口(SB)。
5.根據(jù)權利要求4所述的渦輪裝置(I)，其特征在于 所述第一孔口(8A)具有升高的第一邊沿(12A)，所述第一邊沿(12A)被配置成具有的高度小于所述邊緣(6)的高度，和/或 所述第二孔口(8B)具有升高的第二邊沿(12B)，所述第二邊沿(12B)被配置成具有的高度小于所述邊緣(6)的高度。
6.根據(jù)前述權利要求任一項所述的渦輪裝置(I)，其特征在于 所述第一平臺(2)被配置成基本上為一段第一圓柱體的形式，并且所述第二平臺(3)被配置成基本上為一段第二圓柱體的形式，所述第二圓柱體與所述第一圓柱體圍繞軸線(A)同軸布置，所述第一和第二平臺(2、3)各自具有軸向尺寸和圓周尺寸。
7.根據(jù)權利要求6所述的渦輪裝置(I)，其特征在于 所述邊緣(6)包括沿圓周方向(c)的第一升高部(6A)、沿圓周方向(c)的第二升高部(6B)、沿軸向方向(a)的第三升高部(6C)和沿軸向方向(a)的第四升高部(6D)，所有升高部形成了用于所述沖擊板(7)的邊界區(qū)域(13)的配合表面。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的渦輪裝置(I)，其特征在于 所述屏障(9)基本上指向軸向方向(a)。
9.根據(jù)權利要求8所述的渦輪裝置(I)，其特征在于 所述屏障(9)包括彎曲部(14)，所述彎曲部(14)基本上平行于所述第一翼面(4A)和/或所述第二翼面(4B)的定向。
10.根據(jù)權利要求6至9任一項所述的渦輪裝置(I)，其特征在于 所述第二平臺(3)包括沿所述第二平臺(3)的第一軸向端方向的第一凸緣(15A)和沿所述第二平臺(3)的第二軸向端方向的第二凸緣(15B)，所述屏障(9)基本上橫跨在所述第一凸緣(15A)與所述第二凸緣(15B)之間。
11.根據(jù)前述權利要求任一項所述的渦輪裝置(I)，其特征在于 所述邊緣(6)為所述沖擊板(7)提供唯一支撐。
12.一種燃氣渦輪發(fā)動機，其特征在于 所述燃氣渦輪發(fā)動機包括至少一個導流片環(huán)，所述導流片環(huán)包含多個根據(jù)權利要求1至11任一項所述的渦輪裝置(1)，從而使得，所述渦輪裝置(I)共同形成主流體流(40)的環(huán)形流體路徑。
13.根據(jù)權利要求12所述的燃氣 渦輪發(fā)動機，其特征在于 由所述第一凹部(5A)和相對的沖擊板(7)限定的第一空間與所述第一翼面(4A)的中空主體流體連通，由所述第二凹部(5B)和相對的沖擊板(7)限定的第二空間與所述第二翼面(4B)的中空主體流體連通。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的燃氣渦輪發(fā)動機，其特征在于 所述第一空間和/或所述第二空間不具有通過所述第二平臺(3)進入到所述主流體路徑(40)的通道。
全文摘要
本發(fā)明涉及渦輪裝置(1)或包括多個渦輪裝置(1)的燃氣渦輪發(fā)動機，所述渦輪裝置(1)包括第一平臺(2)、第二平臺(3)、多個翼面(4A、4B)和沖擊板(7)。所述多個翼面(4A、4B)中的每一個在第一平臺(2)與第二平臺(3)之間延伸，第一平臺和第二平臺(3)形成主流體路徑的一個區(qū)段。第二平臺(3)具有與主流體路徑相對的表面，該表面具有多個凹部(5A、5B)，這些凹部(5A、5B)由凸起的邊緣(6)圍繞，所述邊緣(6)為可安裝的沖擊板(7)提供支撐。根據(jù)本發(fā)明，所述邊緣(6)被形成為第一封閉環(huán)圈和第二封閉環(huán)圈，第一封閉環(huán)圈圍繞所述多個凹部(5A、5B)中的第一凹部(5A)并進一步圍繞所述多個翼面(4A、4B)中第一翼面(4A)的第一孔口(8A)，第二封閉環(huán)圈圍繞所述多個凹部(5A、5B)中的第二凹部(5B)并進一步圍繞所述多個翼面(4A、4B)中第二翼面(4B)的第二孔口(8B)，從而使得，所述邊緣(6)的一部分在所述第一凹部(5A)與所述第二凹部(5B)之間限定了用于阻擋冷卻流體的連續(xù)屏障(9)，并且使得，所述屏障(9)形成用于所述沖擊板(7)的中心區(qū)域(11)的配合表面。
文檔編號F01D9/04GK103154438SQ201180047489
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月19日 優(yōu)先權日2010年9月29日
發(fā)明者S.巴特, J.穆格萊斯通 申請人:西門子公司