渦輪機風標的中空內板條制造技術

本發明專利技術涉及用于渦輪機的導流風標裝置（100）。該導流風標裝置（100）包括：具有通孔（301）的內平臺（101），所述通孔形成用于冷卻流體的流體通道，其中，內平臺（101）在繞渦輪機的軸（304）的圓周方向（109）上延伸。該導流風標裝置（100）進一步包括中空翼面（102），其具有冷卻開口，該冷卻開口用于交換穿過通孔（301）進出中空翼面（102）的冷卻流體，其中，中空翼面（102）被固定到內平臺（101）的第一表面（201）。該導流風標裝置（100）進一步包括具有凹槽（104）的板條（103），所述凹槽具有冷卻流體通路（105），其形成了冷卻流體到達通孔（301）的通路，其中，板條（103）被固定到內平臺（101）的第二表面（106），而且板條（103）沿第二表面（106）在繞軸（304）的圓周方向（109）上延伸。冷卻流體通路（105）在圓周方向（109）上至少包括通孔（301）的尺寸。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于渦輪機的導流風標(vane)裝置，并涉及一種生產用于渦輪機導流風標裝置的方法。
技術介紹
傳統的渦輪機噴嘴導流風標必須經受翼面特別是尾緣內圓角高程度的壓力。此壓力大多是由渦輪機的瞬間操作狀態期間組件內不同的加熱、冷卻速率造成的。導流風標的翼面形成在內平臺上，所述內平臺在渦輪機軸的圓周方向上延伸的。翼面從內平臺徑向向外延伸。從內平臺沿徑向方向到渦輪機軸的中心，附連有內板條。內板條用來將隔板(diaphragm)安裝在渦輪機軸的表面和內平臺之間。內板條通常比該內板條所附連的內平臺更厚、更寬，使得內板條相對于內平臺而言響應渦輪機中溫度變化的反應更慢。這可能引 起熱致應力，降低傳統噴嘴導流風標裝置的壽命。在傳統渦輪機噴嘴導流風標中，可通過將內板條的深度和寬度保持到最小所需來降低應力。這還可導致內板條相對于渦輪機噴嘴導流風標而言壽命降低，且降低了隔板的固定質量。US 4，126，405描述了一種潤輪機噴嘴節段,其通過一對從外箍到內箍徑向延伸的凸耳相切地保持就位。每個凸耳充當端蓋以防止空氣從風標的一端泄漏。EP I 793 088A2公開了一種用于燃氣渦輪發動機的渦輪機噴嘴。渦輪機噴嘴包括外箍和內箍。在內箍和外箍之間，形成風標。凸緣和前內凸緣形成有內箍，其中，凸緣從內箍徑向向內延伸。US 3，829，233公開了一種用于軸向流動流體機器(如燃氣渦輪機)葉片狀隔板的密封布置結構。潤輪機包括內罩，風標從所述內罩相對于潤輪機軸徑向向外延伸，而凸緣和肋從所述內罩徑向向內延伸。密封外殼環或隔板附連到這些凸緣和肋，使得內罩與渦輪機軸密封。內罩包括用于冷卻流體的孔口，其中，孔口在空間上從凸緣和肋被定位。
技術實現思路
可能需要設計一種具有適當壽命和適當維護性能的導流風標裝置。這一需要可通過獨立權利要求所述的用于渦輪機的導流風標裝置和生產導流風標裝置的方法來實現。根據本專利技術的第一方面，提供了一種用于渦輪機的導流風標裝置。該導流風標裝置包括內平臺、中空翼面和板條。內平臺包括通孔，該通孔形成了用于冷卻流體的流體通道。內平臺在繞渦輪機軸的圓周方向上延伸。中空翼面包括冷卻開口，用于交換通過所述通孔進出中空翼面的冷卻流體。中空翼面被固定到內平臺的第一表面。板條包括具有冷卻流體通路的凹槽，其中，冷卻流體通路形成了用于冷卻流體流到通孔的通路。板條被固定到內平臺的第二表面，而且板條沿第二表面在繞所述軸的圓周方向上延伸。冷卻流體通路在圓周方向上至少包括所述通孔的尺寸。根據本專利技術的另一方面，提供了一種生產用于渦輪機的導流風標裝置的方法。根據該方法，提供了一個內平臺，其具有通孔以形成用于冷卻流體的流體通道。內平臺由此在繞渦輪機軸的圓周方向上延伸。接著，將中空翼面固定到內平臺的第一表面(例如，其徑向向外地與渦輪機軸線對齊)，其中，中空翼面包括冷卻開口，用于交換穿過通孔進出中空翼面的冷卻流體。將板條固定到內平臺的第二表面(例如，其徑向向內地與渦輪機的軸線對齊)，并使板條沿第二表面在繞所述軸的圓周方向上延伸。板條包括凹槽，凹槽具有冷卻流體通路，所述冷卻流體通路用于形成用于冷卻流體的通路。所述冷卻流體通路在圓周方向上至少包括通孔的尺寸。內平臺繞圓周方向沿渦輪機軸延伸。內平臺可包括也在圓周方向上延伸的內冷卻通道，冷卻流體可通過內冷卻通道被傳輸。在期望位置處，特別是在冷卻流體被饋送到翼面內的位置處，形成該通孔。利用該通孔，冷卻流體被交換進或交換出中空翼面。而且，該通孔形成了到板條的冷卻流體連接，從而使得冷卻流體在通向渦輪機軸的方向上或在來自渦輪機軸的方向上也是可交換的。板條沿內平臺的第二表面在繞渦輪機軸的圓周方向上延伸。而且，板條起始于第二表面徑向向內地延伸到渦輪機軸。板條提供了規定的剛性，以便在板條的第二表面和渦`輪機軸的表面之間固定一個密封元件(如隔板)。而且，板條包括具有冷卻流體通路的凹槽。該冷卻流體通路形成了內平臺的通孔與如下空間之間的通道(其徑向延伸到渦輪機軸)，該空間是內平臺與渦輪機的軸之間的空間。當冷卻流體通過冷卻流體通路時，板條被冷卻流體冷卻。因此,冷卻流體對板條和內平臺兩者進行冷卻。冷卻流體通路可以不需要另外的管道元件或管。換言之，流過冷卻流體通路的冷卻流體直接接觸板條的形成冷卻流體通路的表面。而且，內平臺的通孔可以不需要另外的管道元件或管。流過通孔的冷卻流體可直接接觸內平臺的形成通孔的表面。因此，冷卻流體通路和通孔的開口尺寸可直接決定用于冷卻流體的相應流動橫截面。最小開口或直徑限制了流體速度，因此限制了冷卻效率。特別地，如果板條的冷卻流體通路等于或大于內平臺的通孔，則冷卻流體以相同的冷卻效率來冷卻板條和內平臺。通孔的尺寸具體表示的是冷卻流體通路和通孔沿圓周方向的大小。如果通孔和/或冷卻流體通路是圓形的，則該尺寸表示例如直徑。如果通孔或冷卻流體通路的形狀是橢圓形的，則尺寸可定義例如主軸線或橫向直徑。如果冷卻流體通路和/或通孔的形狀是矩形的，則該尺寸可表示沿圓周方向的長度。額外地或替代性地，術語“尺寸”表示冷卻流體通路與通孔的重疊橫截面的橫截面面積。換言之，在冷卻流體通路覆蓋了通孔橫截面的節段中，冷卻流體通路的橫截面面積大于通孔的橫截面面積。翼面包括具有尾緣和前緣的翼型。工作介質迎著前緣流動，并由翼面的表面(型面)引導到尾緣，工作介質在尾緣處以預定和期望的流動方向離開翼面。前緣和尾緣由一條稱作“弦”的假想直線連接。翼面的弦包括與延伸(圓周)方向成O度至90度之間的角度。板條大致沿圓周方向形成。因此，翼面的冷卻開口、通孔以及冷卻流體通路的重疊橫截面面積重疊，并形成重疊橫截面。冷卻流體流過重疊橫截面。在重疊橫截面中，冷卻流體通路被制成比通孔大，使得冷卻流體的最大質量流不受板條冷卻流體通路尺寸的限制。換言之，與內平臺和翼面的通孔相比，冷卻流體通路并不形成冷卻流體的最小通路。因此，由于冷卻流體以相同的冷卻效率冷卻內板條和內平臺，所以降低了內平臺和板條的溫度差。特別地，板條相對于通孔具有較大的冷卻流體通路可以允許板條跟隨導流風標裝置元件中其余元件(例如內平臺和中空翼面)的總體溫度(bulk temperature)的溫度變化速率。這導致在瞬間和快速變化的溫度條件下熱應力較小。因此，在通過修改冷卻流體通路的尺寸降低板條的熱應力時，降低了板條的熱應力，并且可降低各種損壞，例如由于熱差異造成的裂縫。根據一個示例性實施例，所述凹槽比所述內平臺的通孔大。凹槽可被制成像一個槽孔，其中槽孔的長度在相對于所述軸的所述圓周方向上延伸。因此，所述板條包括較少的重量，因為可從板條上去除更多的材料。根據另一示例性實施例，板條與平臺一體形成。特別地，板條和內平臺可形成一個單體結構，并可在一個工廠鑄造而成。根據另一示例性實施例，導流風標裝置包括另一中空翼面。內平臺包括另一通孔，·其形成了用于所述冷卻流體的另一流體通道。另一中空翼面包括另一冷卻開口，其用于接收穿過所述另一通孔進入到所述另一中空翼面中的冷卻流體，其中所述另一中空翼面被固定到內平臺的第一表面。所述板條包括另一凹槽，其具有另一冷卻流體通路，所述另一冷卻流體通路形成用于所述冷卻流體到所述通孔的另一通路。所述另一冷卻流體通路在圓周方向上至少包括所述另一通孔的尺寸。所述導流風標裝置可形成渦輪機的圓周定本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.04.29 EP 10161435.21.一種用于渦輪機的導流風標裝置(100)，所述導流風標裝置(100)包括 內平臺(101)，其具有通孔(301)，所述通孔形成了用于冷卻流體的流體通道，其中，所述內平臺(101)在繞所述渦輪機的軸(304 )的圓周方向(109 )上延伸， 中空翼面(102)，其具有冷卻開口，所述冷卻開口用于交換穿過所述通孔(301)進出所述中空翼面的冷卻流體，其中，所述中空翼面(102)被固定到所述內平臺(101)的第一表面(201)，以及 包括凹槽(104)的板條(103)，所述凹槽具有冷卻流體通路(105)，所述冷卻流體通路形成了用于冷卻流體流到通孔(301)的通路，其中，所述板條(103)被固定到所述內平臺(101)的第二表面(106)，所述板條(103)沿所述第二表面(106)在繞所述軸(304)的所述圓周方向(109)上延伸， 其中，所述冷卻流體通路(105)在所述圓周方向(109)上至少包括所述通孔(301)的尺寸。2.根據權利要求I所述的導流風標裝置(100)， 其中，所述凹槽(104)比所述通孔(301)大。3.根據權利要求I或2所述的導流風標裝置(100)， 其中，所述板條(103 )與所述內平臺(101)被一體地制成。4.根據權利要求1-3之一所述的導流風標裝置(100)， 其中，所述中空翼面(102)與所述內平臺(101)被一體地制成。5.根據權利要求1-4之一所述的導流風標裝置(100)，進一步包括 另一中空翼面(102)， 其中，所述內平臺(101)包括另一通孔(301)，所述另一通孔形成了用于所述冷卻流體的另一流體通道， 其中，所述另一中空翼面(102)包括另一冷卻開口，所述另一冷卻開口用于接收穿過所述另一通孔(301)進入所述另一中空翼面(102)中的冷卻流體，其中...

【專利技術屬性】
技術研發人員：R瓊斯，A帕西，
申請(專利權)人：西門子公司，
類型：
國別省市：